JP5910075B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工する加工方法に関する。

パルスレーザー光（以下、単にレーザー光とも称する）を照射して被加工物を加工する技術（以下、単にレーザー加工もしくはレーザー加工技術とも称する）として、パルス幅がｐｓｅｃオーダーである超短パルスのレーザー光を走査しつつ被加工物の上面に照射することによって、個々の単位パルス光ごとの被照射領域の間で被加工物の劈開もしくは裂開を順次に生じさせていき、それぞれにおいて形成された劈開面もしくは裂開面の連続面として分割のための起点（分割起点）を形成する手法が既に公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１３１２５６号公報

特許文献１に開示されている加工手法（劈開／裂開加工）は、具体的には、１００ｐｓｅｃ以下のパルス幅を有する単位パルス光を４μｍ〜５０μｍ程度の間隔で離散的に照射し、個々の被照射領域の中心部分にて物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせることにより、被照射領域の間に結晶面に沿った劈開／裂開（あるいはさらにそれらよりも巨視的な現象であるクラック）を進展させる手法である。それゆえ、被照射領域にて必要以上の加工がなされる必要はなく、むしろ、被照射領域から確実に劈開／裂開を進展させることが求められる。

例えば、ピークパワー密度が大きくパルス幅が小さい単位パルス光を照射した場合、被照射領域に与えるエネルギーが過剰となって被照射領域に必要以上のダメージを与える一方で、劈開／裂開が好適に進展しないことが起こり得る。これは、照射された単位パルス光のエネルギーが、劈開／裂開の進展に十分に振り向けられないためである。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エネルギー利用効率が高く、より確実に分割起点を形成することが出来るレーザー加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、光源に備わるオシレータが発振する発振パルス光を前記光源内に備わる増幅器において増幅し、増幅光であるパルスレーザー光を前記光源から出射させる出射工程と、前記パルスレーザー光の個々の単位パルス光ごとの被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、を備え、前記出射工程においては、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することで、前記パルスレーザー光を、前記単位パルス光の出射周期に比べて短い時間間隔にて遅延する一方で互いの被照射領域のずれが前記照射工程において結果的に形成される前記被照射領域同士の間隔の１／１００〜１／１０００の範囲内となる２つのパルス光として前記被加工物に照射されるように、前記光源から出射させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の被加工物の加工方法であって、前記出射工程においては、前記増幅器からの前記増幅光の取り出しを、前記増幅光の一部のみが前記増幅器から抜き出される第１の時間と、前記第１の時間の経過後、前記増幅光の残りが前記増幅器において増幅を受けた後の第２の時間とに分けて行うことにより、前記２つのパルス光を前記光源から出射させる、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の被加工物の加工方法であって、前記出射工程においては、前記オシレータから２つの前記発振パルス光を発振させ、ｋを自然数とするときに、先に発振された前記発振パルス光のｋ次またはｋ＋１次の増幅光と、後に発振された前記パルス光のｋ次の増幅光とをこの順に前記２つのパルス光として前記光源から出射させる、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の被加工物の加工方法であって、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することによって、前記２つのパルス光のパルスエネルギーの比を調整する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項４の発明によれば、ダブルパルス化されたレーザー光にて被加工物に対し加工予定線に沿った劈開／裂開加工を行うようにすることで、エネルギー利用効率が高い劈開／裂開加工が可能となる。すなわち、劈開／裂開による分割起点の形成をより確実に行えるようになる。

劈開／裂開加工による加工態様を模式的に示す図である。 レーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。 レーザー加工装置５０が備えるレーザー光源ＳＬの構成を示す図である。 ダブルパルス化されたレーザー光ＬＢの単位パルス光ＰＬのプロファイルを模式的に示す図である。 出力増幅器１０５におけるパルス光の増幅と出力増幅器１０５からのパルス光の抜き出しについて説明するための図である。 ダブルパルス化の第２の態様について説明するための図である。 実施例と比較例についての、加工後のＣ面サファイア基板表面の光学顕微鏡像である。

＜加工の原理＞
本発明の実施の形態において実現される加工の基本的な原理は、特許文献１に開示された加工の原理と同様である。それゆえ、以下においては、概略のみを説明する。本発明において行われる加工は、概略的に言えば、パルスレーザー光（以下、単にレーザー光とも称する）を走査しつつ被加工物の上面（被加工面）に照射することによって、個々のパルスごとの被照射領域の間で被加工物の劈開もしくは裂開を順次に生じさせていき、それぞれにおいて形成された劈開面もしくは裂開面の連続面として分割のための起点（分割起点）を形成するものである。

なお、本実施の形態において、裂開とは、劈開面以外の結晶面に沿って被加工物が略規則的に割れる現象を指し示すものとし、当該結晶面を裂開面と称する。なお、結晶面に完全に沿った微視的な現象である劈開や裂開以外に、巨視的な割れであるクラックがほぼ一定の結晶方位に沿って発生する場合もある。物質によっては主に劈開、裂開もしくはクラックのいずれか１つのみが起こるものもあるが、以降においては、説明の煩雑を避けるため、劈開、裂開、およびクラックを区別せずに劈開／裂開などと総称する。さらに、上述のような態様の加工を、単に劈開／裂開加工などとも称することがある。

以下においては、被加工物が六方晶の単結晶物質であって、そのＣ面内において互いに１２０°ずつの角度をなして互いに対称の位置にあるａ１軸、ａ２軸、およびａ３軸の各軸方向が劈開／裂開容易方向であり、かつ、加工予定線が、ａ１軸方向、ａ２軸方向、ａ３軸方向のいずれかと垂直な場合を例に説明する。より一般的にいえば、これは、相異なる２つの劈開／裂開容易方向に対して等価な方向（２つの劈開／裂開容易方向の対称軸となる方向）が加工予定線の方向となる場合である。なお、以下においては、個々のパルスごとに照射されるレーザー光を単位パルス光と称する。

図１は、劈開／裂開加工による加工態様を模式的に示す図である。図１においては、ａ１軸方向と加工予定線Ｌとが直交する場合を例示している。図１（ａ）は、係る場合のａ１軸方向、ａ２軸方向、ａ３軸方向と加工予定線Ｌとの方位関係を示す図である。図１（ｂ）は、レーザー光の１パルス目の単位パルス光が加工予定線Ｌの端部の被照射領域ＲＥ１に照射された状態を示している。

一般に、単位パルス光の照射は、被加工物の極微小領域に対して高いエネルギーを与えることから、係る照射は、被照射面において単位パルス光の（レーザー光の）被照射領域相当もしくは被照射領域よりも広い範囲において物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせる。

ところが、単位パルス光の照射時間つまりはパルス幅を極めて短く設定すると、レーザー光のスポットサイズより狭い、被照射領域ＲＥ１１の略中央領域に存在する物質が、照射されたレーザー光から運動エネルギーを得ることでプラズマ化されたり気体状態などに高温化されたりして変質しさらには被照射面に垂直な方向に飛散する一方、係る飛散に伴って生じる反力を初めとする単位パルス光の照射によって生じる衝撃や応力が、該被照射領域の周囲、特に、劈開／裂開容易方向であるａ１軸方向、ａ２軸方向、ａ３軸方向に作用する。これにより、当該方向に沿って、見かけ上は接触状態を保ちつつも微小な劈開もしくは裂開が部分的に生じたり、あるいは、劈開や裂開にまでは至らずとも熱的な歪みが内在される状態が生じる。換言すれば、超短パルスの単位パルス光の照射が、劈開／裂開容易方向に向かう上面視略直線状の弱強度部分を形成するための駆動力として作用しているともいえる。

図１（ｂ）においては、上記各劈開／裂開容易方向において形成される弱強度部分のうち、加工予定線Ｌの延在方向に近い−ａ２方向および＋ａ３方向における弱強度部分Ｗ１１ａ、Ｗ１２ａを破線矢印にて模式的に示している。

続いて、図１（ｃ）に示すように、レーザー光の２パルス目の単位パルス光が照射されて、加工予定線Ｌ上において被照射領域ＲＥ１１から所定距離だけ離れた位置に被照射領域ＲＥ１２が形成されると、１パルス目と同様に、この２パルス目においても、劈開／裂開容易方向に沿った弱強度部分が形成されることになる。例えば、−ａ３方向には弱強度部分Ｗ１１ｂが形成され、＋ａ２方向には弱強度部分Ｗ１２ｂが形成され、＋ａ３方向には弱強度部分Ｗ１２ｃが形成され、−ａ２方向には弱強度部分Ｗ１１ｃが形成されることになる。

ただし、この時点においては、１パルス目の単位パルス光の照射によって形成された弱強度部分Ｗ１１ａ、Ｗ１２ａがそれぞれ、弱強度部分Ｗ１１ｂ、Ｗ１２ｂの延在方向に存在する。すなわち、弱強度部分Ｗ１１ｂ、Ｗ１２ｂの延在方向は他の箇所よりも小さなエネルギーで劈開または裂開が生じ得る（エネルギーの吸収率の高い）箇所となっている。そのため、実際には、２パルス目の単位パルス光の照射がなされると、その際に生じる衝撃や応力が劈開／裂開容易方向およびその先に存在する弱強度部分に伝播し、弱強度部分Ｗ１１ｂから弱強度部分Ｗ１１ａにかけて、および、弱強度部分Ｗ１２ｂから弱強度部分Ｗ１２ａにかけて、完全な劈開もしくは裂開が、ほぼ照射の瞬間に生じる。これにより、図１（ｄ）に示す劈開／裂開面Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂが形成される。なお、劈開／裂開面Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂは、被加工物の図面視垂直な方向において数μｍ〜数十μｍ程度の深さにまで形成され得る。なお、劈開／裂開面Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂにおいては、強い衝撃や応力を受けた結果として結晶面の滑りが生じ、深さ方向に起伏が生じる。

そして、図１（ｅ）に示すように、その後、加工予定線Ｌに沿ってレーザー光を走査することにより被照射領域ＲＥ１１、ＲＥ１２、ＲＥ１３、ＲＥ１４・・・・に順次に単位パルス光を照射していくと、その照射の際に生じる衝撃や応力によって、図面視直線状の劈開／裂開面Ｃ１１ａおよびＣ１１ｂ、Ｃ１２ａおよびＣ１２ｂ、Ｃ１３ａおよびＣ１３ｂ、Ｃ１４ａおよびＣ１４ｂ・・・が加工予定線Ｌに沿って順次に形成されていくことになる。係る態様にて劈開／裂開面を連続的に形成するのが、本実施の形態における劈開／裂開加工である。

別の見方をすれば、単位パルス光の照射によって熱的エネルギーが与えられることで被加工物の表層部分が膨張し、被照射領域ＲＥ１１、ＲＥ１２、ＲＥ１３、ＲＥ１４・・・・のそれぞれの略中央領域よりも外側において劈開／裂開面Ｃ１１ａおよびＣ１１ｂ、Ｃ１２ａおよびＣ１２ｂ、Ｃ１３ａおよびＣ１３ｂ、Ｃ１４ａおよびＣ１４ｂ・・・に垂直な引張応力が作用することで、劈開／裂開が進展しているともいえる。

すなわち、図１に示した場合においては、加工予定線Ｌに沿って離散的に存在する複数の被照射領域と、それら複数の被照射領域の間に形成された劈開／裂開面とが、全体として、被加工物を加工予定線Ｌに沿って分割する際の分割起点となる。係る分割起点の形成後は、所定の治具や装置を用いた分割を行うことで、加工予定線Ｌに概ね沿う態様にて被加工物を分割することができる。

なお、図１に示した場合においては、加工予定線が、ａ１軸方向、ａ２軸方向、ａ３軸方向のいずれかと垂直となるように、単位パルス光が照射されているが、これに代わり、加工予定線がａ１軸方向、ａ２軸方向、ａ３軸方向のいずれかと平行となるように単位パルス光が照射される態様であってもよいし、あるいは、個々の被照射領域が、加工予定線Ｌを挟む２つの劈開／裂開容易方向に交互に沿う態様にて千鳥状に（ジグザグに）形成されるように、それぞれの被照射領域を形成する単位パルス光が照射される態様であってもよい。

以上のような劈開／裂開加工を実現するには、パルス幅の短い、短パルスのレーザー光を照射する必要がある。具体的には、パルス幅が１００ｐｓｅｃ以下のレーザー光を用いることが必要である。例えば、１ｐｓｅｃ〜５０ｐｓｅｃ程度のパルス幅を有するレーザー光を用いるのが好適である。

一方、単位パルス光の照射ピッチ（被照射スポットの中心間隔）は、４μｍ〜５０μｍの範囲で定められればよい。これよりも照射ピッチが大きいと、劈開／裂開容易方向における弱強度部分の形成が劈開／裂開面を形成し得るほどにまで進展しない場合が生じるため、上述のような劈開／裂開面からなる分割起点を確実に形成するという観点からは、好ましくない。なお、走査速度、加工効率、製品品質の点からは、照射ピッチは大きい方が好ましいが、劈開／裂開面の形成をより確実なものとするには、４μｍ〜３０μｍの範囲で定めるのが望ましく、４μｍ〜２０μｍ程度であるのがより好適である。

いま、レーザー光の繰り返し周波数がＲ（ｋＨｚ）である場合、１／Ｒ（ｍｓｅｃ）ごとに単位パルス光がレーザー光源から発せられることになる。被加工物に対してレーザー光が相対的に速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する場合、照射ピッチΔ（μｍ）は、Δ＝Ｖ／Ｒで定まる。従って、レーザー光の走査速度Ｖと繰り返し周波数は、Δが数μｍ程度となるように定められる。例えば、走査速度Ｖは５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍｍ／ｓｅｃ程度であり、繰り返し周波数Ｒが１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、特には１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度であるのが好適である。ＶやＲの具体的な値は、被加工物の材質や吸収率、熱伝導率、融点などを勘案して適宜に定められてよい。

レーザー光は、約１μｍ〜１０μｍ程度のビーム径にて照射されることが好ましい。係る場合、レーザー光の照射におけるピークパワー密度はおおよそ０．１ＴＷ／ｃｍ²〜数１０ＴＷ／ｃｍ²となる。

なお、レーザー光の照射エネルギー（パルスエネルギー）は０．１μＪ〜５０μＪの範囲内で適宜に定められてよい。ただし、本実施の形態においては、後述する態様にて照射エネルギーの効率的利用を行うことから、０．１μＪ〜１０μＪの範囲で十分に好適な加工が可能である。

＜レーザー加工装置の概要＞
次に、上述した劈開／裂開加工を実現可能なレーザー加工装置について、その概要を説明する。

図２は、係る加工を実現可能なレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置５０は、被加工物（以下、基板ともいう）１０をその上に載置するステージ７と、レーザー加工装置５０の種々の動作（観察動作、アライメント動作、加工動作など）を行うコントローラ１とを主として備え、ステージ７に載置された被加工物１０に対しレーザー光ＬＢを照射することによって被加工物１０を加工することができるように構成されている。

ステージ７は、移動機構７ｍによって水平方向に移動可能とされてなる。移動機構７ｍは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のＸＹ２軸方向にステージ７を移動させる。これにより、レーザー光照射位置の移動などが実現されてなる。なお、移動機構７ｍについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転（θ回転）動作も、水平駆動と独立に行えるようになっている。

また、レーザー加工装置５０においては、図示しない撮像手段を通じて、該被加工物１０をレーザー光が照射される側（これを表面と称する）から直接に観測する表面観察や、ステージ７に載置された側（これを裏面と称する）から該ステージ７を介して観察する裏面観察などを行えるようになっている。

ステージ７は、上述したように、石英など透明な部材で形成されているが、その内部には、被加工物１０を吸着固定するための吸気通路となる図示しない吸引用配管が設けられてなる。吸引用配管は、例えば、ステージ７の所定位置を機械加工により削孔することにより設けられる。

被加工物１０をステージ７の上に載置した状態で、例えば吸引ポンプなどの吸引手段１１により吸引用配管に対し吸引を行い、吸引用配管のステージ７載置面側先端に設けられた吸引孔に対し負圧を与えることで、被加工物１０（および透明基板保護シート４）がステージ７に固定されるようになっている。なお、図２においては、加工対象である被加工物１０が透明基板保護シート４に貼り付けられている場合を例示しているが、透明基板保護シート４の貼付は必須ではない。

より詳細にいえば、レーザー加工装置５０においては、レーザー光源ＳＬからレーザー光ＬＢを発し、図示を省略する鏡筒内に備わるダイクロイックミラー５１にて反射させた後、該レーザー光ＬＢを、ステージ７に載置された被加工物１０の被加工部位にて合焦するよう集光レンズ５２にて集光し、被加工物１０に照射する。係るレーザー光ＬＢの照射と、ステージ７の移動とを組み合わせることによって、レーザー光ＬＢを被加工物１０に対して相対的に走査させつつ被加工物１０の加工を行えるようになっている。例えば、被加工物１０を分割するために、被加工物１０の表面に溝加工（スクライビング）を施す加工などが行える。

レーザー光源ＳＬとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いるのが好適な態様である。あるいは、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様であってもよい。レーザー光源ＳＬの構成の詳細については後述する。

また、レーザー光源ＳＬから発せられるレーザー光ＬＢの出射制御や、パルスの繰り返し周波数、パルス幅の調整などは、コントローラ１の照射制御部２３により実現される。加工モード設定データＤ２に従った所定の設定信号が加工処理部２５から照射制御部２３に対し発せられると、照射制御部２３は、該設定信号に従って、レーザー光ＬＢの照射条件を設定する。

本実施の形態においては、レーザー光源ＳＬとしては、波長が５００ｎｍ〜１６００ｎｍのものを用いる。また、上述した加工パターンでの加工を実現するべく、レーザー光ＬＢのパルス幅は１ｐｓｅｃ〜５０ｐｓｅｃ程度である必要がある。また、繰り返し周波数Ｒは１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度、レーザー光の照射エネルギー（パルスエネルギー）は０．１μＪ〜５０μＪ程度であるのが好適である。係る場合レーザー光ＬＢの照射におけるピークパワー密度はおおよそ０．１ＴＷ／ｃｍ²〜数１０ＴＷ／ｃｍ²となる。

コントローラ１は、上述の各部の動作を制御し、後述する種々の態様での被加工物１０の加工処理を実現させる制御部２と、レーザー加工装置５０の動作を制御するプログラム３ｐや加工処理の際に参照される種々のデータを記憶する記憶部３とをさらに備える。

制御部２は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものであり、記憶部３に記憶されているプログラム３ｐが該コンピュータに読み込まれ実行されることにより、種々の構成要素が制御部２の機能的構成要素として実現される。

具体的には、制御部２は、移動機構７ｍによるステージ７の駆動や集光レンズ５２の合焦動作など、加工処理に関係する種々の駆動部分の動作を制御する駆動制御部２１と、図示しない撮像手段による被加工物１０の撮像を制御する撮像制御部２２と、レーザー光源ＳＬからのレーザー光ＬＢの照射を制御する照射制御部２３と、吸引手段１１によるステージ７への被加工物１０の吸着固定動作を制御する吸着制御部２４と、与えられた加工位置データＤ１および加工モード設定データＤ２に従って加工対象位置への加工処理を実行させる加工処理部２５とを、主として備える。

記憶部３は、ＲＯＭやＲＡＭおよびハードディスクなどの記憶媒体によって実現される。なお、記憶部３は、制御部２を実現するコンピュータの構成要素によって実現される態様であってもよいし、ハードディスクの場合など、該コンピュータとは別体に設けられる態様であってもよい。

なお、レーザー加工装置５０に対してオペレータが与える種々の入力指示は、コントローラ１において実現されるＧＵＩを利用して行われるのが好ましい。例えば、加工処理部２５の作用により加工処理用メニューがＧＵＩにて提供される。

また、以上のような構成を有するレーザー加工装置５０は、レーザー光源ＳＬからのレーザー光ＬＢの照射条件とステージ７を移動させることによる被加工物１０に対するレーザー光ＬＢの走査条件との組合せを違えることで、種々の加工モードを選択的に行えるようになっているのが好ましい。例えば、上述の劈開／裂開加工に適した加工条件で加工を行うモードのほか、被加工領域が連続的に形成されるような加工条件での加工が行うモードが選択可能であるのが好適である。

加工モードは、例えば、加工処理部２５の作用によりコントローラ１においてオペレータに利用可能に提供される加工処理メニューに従って選択できるのが好適である。コントローラ１の記憶部３には、被加工物における加工予定位置を記述した加工位置データＤ１が記憶されるとともに、個々の加工モードにおけるレーザー加工の態様に応じた、レーザー光の個々のパラメータについての条件やステージ７の駆動条件（あるいはそれらの設定可能範囲）などが記述された加工モード設定データＤ２が記憶されている。加工処理部２５は、加工位置データＤ１を取得するとともに選択された加工モードに対応する条件を加工モード設定データＤ２から取得し、当該条件に応じた動作が実行されるよう、駆動制御部２１や照射制御部２３その他を通じて対応する各部の動作を制御する。

＜レーザー光源＞
図３は、レーザー加工装置５０が備えるレーザー光源ＳＬの構成を示す図である。本実施の形態において用いるレーザー光源ＳＬは、チャープパルス増幅（ＣＰＡ）法により高強度で超短パルスのレーザー出力が可能となっている。係るレーザー光源ＳＬは、オシレータ１０１と、パルス伸長器１０２と、第１偏光子１０３と、ファラデー回転子１０４と、出力増幅器１０５と、パルス圧縮器１０６とを備える。

図３に示すように、オシレータ１０１と、パルス伸長器１０２と、第１偏光子１０３と、ファラデー回転子１０４と、出力増幅器１０５とは、第１光路ＯＰ１上にこの順に配置されてなる。また、パルス圧縮器１０６は、第１偏光子１０３から分岐する第２光路ＯＰ２上に配置されてなる。

オシレータ１０１は、あらかじめ設定された繰り返し周波数Ｒの逆数である出力周期で、フェムト秒（ｆｓｅｃ）オーダーもしくはピコ秒（ｐｓｅｃ）オーダーのパルス幅のパルス光（第１パルス光）ＰＬ１を出力するレーザー発振器である。オシレータ１０１は、モード同期レーザー発振器からなるのが好適な一例である。なお、以下においては、オシレータ１０１内部におけるパルスの発振周期をＸ（ｎｓｅｃ）とする。

パルス伸長器１０２は、オシレータ１０１から出力された第１パルス光ＰＬ１のパルス幅を、該第１パルス光ＰＬ１のスペクトル幅を利用して拡張し、第１パルス光ＰＬ１の１０³倍〜１０⁵倍程度のパルス幅を有する第２パルス光ＰＬ２として出射する。パルス伸長器１０２は、例えばバルク型の回折格子対（グレーティングペア）やファイバーなどからなる。

第１偏光子１０３は、パルス伸長器１０２とファラデー回転子１０４との間に設けられ、パルス伸長器１０２から出射された第２パルス光ＰＬ２を第１光路ＯＰ１上のファラデー回転子１０４に向けて透過させる一方で、出力増幅器１０５から出射されてファラデー回転子１０４を通った第３パルス光ＰＬ３は第２光路ＯＰ２へと反射させる。

ファラデー回転子１０４は、パルス伸長器１０２から第１偏光子１０３を経て入射した第２パルス光ＰＬ２を偏光させて第３パルス光ＰＬ３として出力増幅器１０５に向けて出射する一方、出力増幅器１０５から入射した第４パルス光ＰＬ４を偏光させて第５パルス光ＰＬ５として第１偏光子１０３に向けて出射する。

出力増幅器１０５は、ファラデー回転子１０４から入射した第３パルス光ＰＬ３を内部で増幅し、これにより得られた増幅光である第４パルス光ＰＬ４を所定のタイミングで出射する。より詳細には、出力増幅器１０５は、第１増幅ミラー１０５ａと、第２増幅ミラー１０５ｂと、増幅媒体１０５ｃと、ポッケルスセル（ポッケルス結晶）１０５ｄと、第２偏光子１０５ｅと、中間ミラー１０５ｆとを備える。

出力増幅器１０５においては、第２偏光子１０５ｅと、ポッケルスセル１０５ｄと、第１増幅ミラー１０５ａとが、第１光路ＯＰ１上にファラデー回転子１０４に続いてこの順に配置されてなる。また、第２偏光子１０５ｅから分岐する第３光路ＯＰ３上に、中間ミラー１０５ｆと、増幅媒体１０５ｃと、第２増幅ミラー１０５ｂとがこの順に配置されてなる。なお、以降においては、便宜上、第１光路ＯＰ１と重複する第１増幅ミラー１０５ａから第２偏光子１０５ｅに至る部分も含めて、第１増幅ミラー１０５ａから第２増幅ミラー１０５ｂまでを第３光路ＯＰ３と称することとする。

係る構成を有する出力増幅器１０５においては、概略、ファラデー回転子１０４から入射し、第２偏光子１０５ｅおよびポッケルスセル１０５ｄを経た第３パルス光ＰＬ３が、矢印ＡＲ１にて示すように第１増幅ミラー１０５ａと第２増幅ミラー１０５ｂとの間で繰り返し反射される度に、増幅媒体１０５ｃにおいて増幅されるようになっている。第３パルス光ＰＬ３は、例えば、パルスエネルギーが１０¹⁰倍程度となる程度に増幅される。なお、以下においては、第１増幅ミラー１０５ａと第２増幅ミラー１０５ｂとの間におけるパルス光の往復周期（第３光路ＯＰ３を往復するのに要する時間）をＹ（ｎｓｅｃ）とする。

増幅媒体１０５ｃは、レーザー光源ＳＬから出射しようとするレーザー光ＬＢの波長に応じて選択されればよい。例えば、上述のようにレーザー光源ＳＬをＮｄ：ＹＡＧレーザーとして構成する場合であれば、ネオジウム（Ｎｄ）を添加したＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂結晶（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）を増幅媒体１０５ｃとして用いる態様であってもよい。なお、増幅媒体１０５ｃにおける増幅は、照射制御部２３の制御のもと、図示しない励起源による励起によって行われる。

また、ポッケルスセル１０５ｄと第２偏光子１０５ｅとは、出力増幅器１０５からの第４パルス光ＰＬ４の出射を制御するために設けられてなる。ポッケルスセル１０５ｄは、ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄）結晶などからなり、印加される電圧に応じて光の偏光状態を変化させる機能を有する。係るポッケルスセル１０５ｄへの電圧印加は、照射制御部２３によって制御される。第２偏光子１０５ｅは、ファラデー回転子１０４から出射された第３パルス光ＰＬ３を第１増幅ミラー１０５ａに向けて透過させる一方で、第１増幅ミラー１０５ａで反射されてポッケルスセル１０５ｄを通った第３パルス光ＰＬ３は、ポッケルスセル１０５ｄで与えられる偏光状態に応じて透過もしくは反射させる。

より詳細には、ポッケルスセル１０５ｄは、ファラデー回転子１０４から出射され、第２偏光子１０５ｅを透過した第３パルス光ＰＬ３、および、第２増幅ミラー１０５ｂで反射されて第３光路ＯＰ３上を進んできた第３パルス光ＰＬ３が入射するタイミングにおいては、これらの光をそのまま透過させるようにその印加電圧が制御される。一方、第１増幅ミラー１０５ａで反射された第３パルス光ＰＬ３もしくはその増幅光である第４パルス光ＰＬ４が入射するタイミングでは、これを外部へと出射させずさらに増幅させる場合であれば、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧は、第３パルス光ＰＬ３もしくは第４パルス光ＰＬ４が第２偏光子１０５ｅで反射される偏光状態となるように制御される。一方で第４パルス光ＰＬ４を出力増幅器１０５の外部へと出射させる場合であれば、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧は、第４パルス光ＰＬ４が第２偏光子１０５ｅを透過可能な偏光状態となるように制御される。なお、以降においては、第４パルス光ＰＬ４を出力増幅器１０５の外部へと出射させることを、パルス光を「抜き出す」とも称する。また、第４パルス光ＰＬ４が出力増幅器１０５から抜き出される場合のポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧を「抜き出し電圧」と称し、第４パルス光ＰＬ４が出力増幅器１０５内で増幅される場合のポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧を「増幅電圧」と称する。

中間ミラー１０５ｆは、出力増幅器１０５のサイズ上の制約等のために、第３光路ＯＰ３の向きを変化させるべく設けられてなる。出力増幅器１０５が中間ミラー１０５ｆを備えることは必須の態様ではない。あるいは、図３においては１つの中間ミラー１０５ｆを備える態様を例示しているが、出力増幅器１０５においては、さらに多くの中間ミラー１０５ｆが、第１光路ＯＰ１上あるいは第３光路ＯＰ３に設けられる態様であってもよい。

出力増幅器１０５から出射された（抜き出された）第４パルス光ＰＬ４は、上述のようにファラデー回転子１０４において再び偏光されて、第５パルス光ＰＬ５となる。第５パルス光ＰＬ５は、第１偏光子１０３において反射され、第２光路ＯＰ２上を進んでパルス圧縮器１０６に入射する。

パルス圧縮器１０６は、入射した第５パルス光ＰＬ５のパルス幅を圧縮して第５パルス光ＰＬ５の１／１０倍〜１／１０⁵倍程度のパルス幅を有する超短パルスの第６パルス光ＰＬ６として出射する。パルス圧縮器１０６は、パルス伸長器１０２と同様に、例えばバルク型の回折格子対（グレーティングペア）などからなる。

以上のような構成を有するレーザー光源ＳＬにおいては、概略、オシレータ１０１から出力されたパルスエネルギーの小さい超短パルス光が、パルス伸長器１０２にてパルス幅を伸長され、出力増幅器１０５にて増幅されたうえで、パルス圧縮器１０６でパルス幅を圧縮されたうえで、レーザー光ＬＢとして外部へと出射されるようになっている。例えば、オシレータ１０１から１００ｆｓｅｃのパルス幅と１００ｎＪのパルスエネルギーとを有して出射されたパルス光について、パルス伸長器１０２でパルス幅を１ｎｓｅｃに伸長した後、出力増幅器１０５でパルスエネルギーを１０Ｊに増幅し、さらにはパルス圧縮器１０６でパルス幅を再び１００ｆｓｅｃに圧縮すれば、超短パルスでかつパルスエネルギーの非常に大きなレーザー光ＬＢを出射することが可能となる。

なお、レーザー光ＬＢを、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの３倍高調波のような高調波として出力する場合であれば、パルス圧縮器１０６から出射された光を図示しない非線形光学結晶に入射させ、その波長を変換するようにすればよい。

＜ダブルパルス化によるパルスエネルギーの利用効率向上＞
上述した原理で実現される劈開／裂開加工は、上述したように、個々の被照射領域の中心部分にて物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせることにより、被照射領域間に劈開／裂開を進展させる手法である。それゆえ、被照射領域にて必要以上の加工がなされる必要はなく、むしろ、被照射領域から劈開／裂開容易方向に対して確実に劈開／裂開を進展させることが求められる。

例えば、パルスエネルギーが大きくパルス幅が小さい単位パルス光を照射した場合、被照射領域に与えるエネルギーが過剰となって被照射領域に必要以上のダメージを与える一方で、劈開／裂開が好適に進展しないことが起こり得る。これは、照射された単位パルス光のエネルギーが、劈開／裂開の進展に十分に振り向けられないためである。より詳細にいえば、電子系のエネルギー吸収から当該エネルギーによる分子系の振動への遷移には１０ｐｓｅｃ程度の時間を要すると考えられている。従って、照射された単位パルス光のエネルギーを、物質の変質・溶融・蒸発除去等による弱強度部分の形成とその後の劈開／裂開の進展とに適切に振り分けることができれば、レーザー光のエネルギー利用効率が高まることになる。

本実施の形態においては、このようなエネルギー利用効率の向上を、レーザー光源ＳＬからのパルス光の取り出し態様を工夫し、繰り返し周波数Ｒの逆数である個々の単位パルス光の本来の出射周期が到来する度に、当該出射周期に比して極めて短時間で２つの超短パルスを連続的に出射させ、これら２つの超短パルスを実質的に同一の被照射領域に照射させることによって実現する。これにより、被加工物に対してより確実に劈開／裂開を生じさせることができる。

以降、係る態様でのレーザー光ＬＢの出射態様を、ダブルパルス化と称する。図４は、ダブルパルス化されたレーザー光ＬＢの単位パルス光ＰＬのプロファイル（時間変化）を模式的に示す図である。図４に示す場合においては、レーザー光ＬＢがダブルパルス化されることで、単位パルス光ＰＬが、ある時刻ｔ１で出射される先パルス光ＰＬαと、その後ある時刻ｔ２で出射される後パルス光ＰＬβとから構成されてなる。

例えば、劈開／裂開加工におけるレーザー光ＬＢの繰り返し周波数Ｒは上述のように１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであることから、その逆数である単位パルス光ＰＬの本来の出射周期Ｔは５μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ程度であるところ、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβの出射間隔（ｔ２−ｔ１）は、これに比べて極めて短い数ｎｓｅｃ〜数十ｎｓｅｃオーダーとなっている。

より詳細には、先パルス光ＰＬαで物質の変質・溶融・蒸発除去等を生じさせて弱強度部分を形成し、該弱強度部分が瞬間的な高温状態にあるタイミングで後パルス光ＰＬβを照射させることで該弱強度部分から劈開／裂開を進展させるようにする。係る場合において、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとを、それぞれの役割に必要十分なパルスエネルギーで照射させることで、エネルギー利用効率の高い劈開／裂開加工が実現されることになる。さらにいえば、先パルス光ＰＬαのパルスエネルギーよりも後パルス光ＰＬβのパルスエネルギーを大きくした方が、より効率的な劈開／裂開加工が可能となる。

なお、確認的にいえば、本実施の形態においては、上述のように、レーザー光を５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍｍ／ｓｅｃ程度の走査速度で相対的に走査しつつ加工を行うので、厳密にいえば、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとが同一の被照射領域に照射されることはあり得ないことになる。なぜならば、先パルス光ＰＬαが照射された後、後パルス光ＰＬβが照射されるまでの間も、レーザー光源ＳＬと被加工物とは相対移動しているため、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとによる被照射領域の形成位置は異なるはずだからである。しかしながら、例えば、レーザー光ＬＢの走査速度が３０００ｍｍ／ｓｅｃ（＝３ｍ／ｓｅｃ）であり、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとの出射間隔が若干大きめの１００ｎｓｅｃである場合を想定しても、両位置の計算上のずれは、３００ｎｍに過ぎない。一方で、レーザー光のビーム径は約１μｍ〜１０μｍ程度であり、劈開／裂開加工に際して被加工物１０に形成される被照射領域同士の間隔は４μｍ〜５０μｍである。３００ｎｍという値は後者の約１／１００〜１／１０００程度であって十分に誤差の範囲内とみなせる。ゆえに、加工を行う上において先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとは実質的に同一の被照射領域に照射されるとしても、何ら差し支えはない。このことは、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとの出射を、事実上、１つの単位パルス光ＰＬの出射として取り扱えることを意味している。

＜ダブルパルス化の第１の態様＞
次に、ダブルパルス化の具体的態様について詳説する。本実施の形態では、２通りの態様を説明する。

図５は、出力増幅器１０５におけるパルス光の増幅と出力増幅器１０５からのパルス光の抜き出しについて説明するための図である。図５（ａ）は、ダブルパルス化を行わない通常の場合の様子を示している。図５（ｂ）は、ダブルパルス化の第１の態様の様子を模式的に示している。より詳細には、図５（ａ）、（ｂ）に示すプロファイルは、第１増幅ミラー１０５ａの側からポッケルスセル１０５ｄに入射する第３パルス光ＰＬ３もしくはその増幅光である第４パルス光ＰＬ４のパルスエネルギーの時間変化を示している。

上述のように、出力増幅器１０５には、オシレータ１０１から出力された第１パルス光ＰＬ１を伸長および偏光させてなる第３パルス光ＰＬ３が、繰り返し周波数Ｒで定まる周期ごとに入射する。入射したそれぞれの第３パルス光ＰＬ３は、出力増幅器１０５の内部で増幅される。具体的には、ポッケルスセル１０５ｄに増幅電圧が与えられることで、第３パルス光ＰＬ３が、第３光路ＯＰ３を往復周期Ｙ（ｎｓｅｃ）で繰り返し往復し、増幅媒体１０５ｃを通過する度に増幅される。それゆえ、図５（ａ）に示すように、ポッケルスセル１０５ｄには、Ｙ（ｎｓｅｃ）ごとに、第３パルス光ＰＬ３もしくはその増幅光である第４パルス光ＰＬ４が入射する。

ダブルパルス化を行わない場合、第３パルス光ＰＬ３が所定のパルスエネルギーの第４パルス光ＰＬ４となるまで増幅された時点で（図５（ａ）の場合は４次の増幅を受けた時点で）、図５（ａ）に示すように、第４パルス光ＰＬ４がポッケルスセル１０５ｄを通過する時間Δｔの間、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧が、増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えられる。これによって、第４パルス光ＰＬ４は第２偏光子１０５ｅを透過し、出力増幅器１０５から出射される。

係る態様での第４パルス光ＰＬ４の出射は、繰り返し周波数Ｒで定まるタイミングで第３パルス光ＰＬ３が出力増幅器１０５に入射する都度、行われる。出射された第４パルス光ＰＬ４は上述のように圧縮されたうえで最終的には第６パルス光ＰＬ６となって出射されるので、結果として、レーザー光源ＳＬからは繰り返し周波数Ｒという照射条件でレーザー光ＬＢが出射されることになる。

これに対し、ダブルパルス化する場合は、図５（ｂ）に示すように、第３パルス光ＰＬ３の増幅は上述の場合と同様に行われるものの、ポッケルスセル１０５ｄに対し抜き出し電圧が与えられる時間Δｔ１が、ダブルパルス化を行わない場合の時間Δｔよりも短く定められる。すると、第４パルス光ＰＬ４はその全エネルギー成分のうち、この時間Δｔ１内にポッケルスセル１０５ｄを通過した分については出力増幅器１０５から抜き出される。これが、パルス圧縮器１０６を経た後、先パルス光ＰＬαとしてレーザー光源ＳＬから出射される。

一方、第４パルス光ＰＬ４の全エネルギー成分のうち、時間Δｔ１内にポッケルスセル１０５ｄを通過しなかった残りについては、第２偏光子１０５ｅを透過できないため、再び第３光路ＯＰ３を往復して増幅を受けることとなる。そして、係る増幅の後、この残り成分が増幅分も含めて再びポッケルスセル１０５ｄを通過する時間Δｔ２の間、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧が増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えられる。これにより、残り成分についても出力増幅器１０５から出射される。これが、パルス圧縮器１０６を経た後、後パルス光ＰＬβとしてレーザー光源ＳＬから出射される。

すなわち、ダブルパルス化の第１の態様は、概略的にいえば、オシレータ１０１から発振された１つのパルス光を伸長後、出力増幅器１０５内でこれを分離し、時間遅延を生じさせることでダブルパルス化を実現するものであるともいえる。なお、係る第１の態様において、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとの出射間隔（ｔ２−ｔ１）は、およそＹ（ｎｓｅｃ）である。

なお、図５（ｂ）においては図示の都合上、ポッケルスセル１０５ｄに対し時間Δｔ１の間だけ抜き出し電圧が設定されて、第４パルス光ＰＬ４の一部が抜き出された後、次の周期で時間Δｔ２の間抜き出し電圧が設定されるようになっているが、これは必須の態様ではない。すなわち、先の抜き出しが行われた後の増幅は、さらに多く繰り返されてもよい。

第１の態様の場合、Δｔ１の値と、後からの抜き出しのタイミングとを適宜に定めることで、先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとのエネルギー配分を調整することができ、係る調整を好適に行うことによって、エネルギー利用効率の高い劈開／裂開加工を行うことが可能となる。

＜ダブルパルス化の第２の態様＞
上述したダブルパルス化の第１の態様は、オシレータ１０１より発振された１つのパルス光を出力増幅器１０５内で分離し、時間遅延を生じさせることでダブルパルス化を実現するものであったが、以下に示す第２の態様は、これとは異なる原理でダブルパルス化を実現するものである。

図６は、ダブルパルス化の第２の態様について説明するための図である。図６（ａ）は、オシレータ１０１におけるパルス発振の様子を模式的に示している。図６（ｂ）は、出力増幅器１０５におけるパルス光の増幅と出力増幅器１０５からのパルス光の抜き出しの様子を模式的に示している。より詳細には、図６（ｂ）に示すプロファイルは、第１増幅ミラー１０５ａの側からポッケルスセル１０５ｄに入射する第３パルス光ＰＬ３もしくはその増幅光である第４パルス光ＰＬ４のパルスエネルギーの時間変化を示している。

上述したように、オシレータ１０１の内部では、発振周期Ｘ（ｎｓｅｃ）でパルスが発振されている。ダブルパルス化を行わない場合、あるいは、上述の第１の態様の場合、オシレータ１０１からは、繰り返し周波数Ｒの逆数である出射周期Ｔごとに、第１パルス光ＰＬ１が出力される。これに対して、第２の態様では、図６（ａ）に示すように、繰り返し周波数Ｒの逆数である出射周期Ｔごとに、オシレータ１０１において時間間隔Ｘ（ｎｓｅｃ）で続けて発振された２つのパルス光を第１パルス光ＰＬ１とみなして取り出すようにする。以降、２つのパルス光のうち時間的に先に発振された方を先発振光ＰＬ１αと称し、後に発振された方を後発振光ＰＬ１βとも称する。

係る態様にてオシレータ１０１から出力された第１パルス光ＰＬ１は、第１光路ＯＰ１上を進み伸長等を受け、やがて第３パルス光ＰＬ３となって出力増幅器１０５に入射する。より詳細には、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、先発振光ＰＬ１αに由来する先入射光ＰＬ３αと、後発振光ＰＬ１βに由来する後入射光ＰＬ３βとが、Ｘ（ｎｓｅｃ）の時間間隔で出力増幅器１０５に入射する。なお、図６（ｂ）および図６（ｃ）においては、図示の都合上、ベースラインおよび先入射光ＰＬ３αのプロファイルは実線で、後入射光ＰＬ３βのプロファイルは破線にて示している。

先入射光ＰＬ３αと後入射光ＰＬ３βとは出力増幅器１０５においてそれぞれに増幅されるが、増幅が始まった後の振る舞いは、先入射光ＰＬ３αに対する後入射光ＰＬ３βの遅延時間Ｘ（ｎｓｅｃ）と出力増幅器１０５内におけるパルス光の往復周期Ｙ（ｎｓｅｃ）との大小関係に応じて異なるものとなる。

Ｘ＞Ｙの場合は、図６（ｂ）に示すように、先入射光ＰＬ３αがｋ＋１次の増幅を受けてから、時間Ｘ−Ｙ（ｎｓｅｃ）が経過した後に、後入射光ＰＬ３βがｋ次の増幅を受けるという関係が繰り返される。

一方、Ｘ＜Ｙの場合は、図６（ｃ）に示すように、先入射光ＰＬ３αがｋ次の増幅を受けた後、時間Ｘ（ｎｓｅｃ）が経過した後に、後入射光ＰＬ３βがｋ次の増幅を受けるという関係が繰り返される（ｋは自然数）。

第２の態様では、この関係を利用して、レーザー光源ＳＬから出射するレーザー光ＬＢのダプルパルス化を実現する。具体的には、Ｘ＞Ｙをみたすようにしたうえで、先入射光ＰＬ３αのｋ＋１次増幅光と後入射光ＰＬ３βのｋ次増幅光とがポッケルスセル１０５ｄを通過する時間Δｔ３の間だけ、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧を増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えるようにする。すると、出射間隔Ｘ−Ｙ（ｎｓｅｃ）で２つのパルス光が連続して出射されることになる。これら２つのパルス光の前者を先抜き出し光ＰＬ４αとし、後者を後抜き出し光ＰＬ４βとすると、先抜き出し光ＰＬ４αは、パルス圧縮器１０６を経た後、先パルス光ＰＬαとしてレーザー光源ＳＬから出射される。後抜き出し光ＰＬ４βは、パルス圧縮器１０６を経た後、後パルス光ＰＬβとしてレーザー光源ＳＬから出射される。すなわち、結果として、ｔ２−ｔ１＝Ｘ−Ｙからなる出射間隔で、ダブルパルス化が実現されてなる。一方、Ｘ＜Ｙをみたすようにし、図６（ｃ）に示すように、先入射光ＰＬ３αのｋ次増幅光と後入射光ＰＬ３βのｋ次増幅光とがポッケルスセル１０５ｄを通過する時間Δｔ４の間だけ、ポッケルスセル１０５ｄへの印加電圧を増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えるようにした場合には、同じパルスエネルギーの先抜き出し光ＰＬ４αと後抜き出し光ＰＬ４βとを出射間隔Ｘ（ｎｓｅｃ）で出射するダブルパルス化が実現される。

以上のように、ダブルパルス化の第２の態様は、概略的にいえば、オシレータ１０１から発振された２つのパルス光をそれぞれに増幅した後、出力増幅器１０５からの抜き出しタイミングを調整することで、ダブルパルス化を実現するものであるといえる。

加えて、オシレータ１０１から発振する先発振光ＰＬ１αと後発振光ＰＬ１βとのパルスエネルギー比を違えた場合、Ｘ＞ＹであるかＸ＜Ｙであるかを問わず、先抜き出し光ＰＬ４αと後抜き出し光ＰＬ４βのパルスエネルギー比を任意に変えることが可能となる。これにより、先抜き出し光ＰＬ４αのパルスエネルギーと後抜き出し光ＰＬ４βのパルスエネルギーとの比率を、所望の値に調整することが可能となる。例えば、先発振光ＰＬ１αのパルスエネルギーよりも後発振光ＰＬ１βのパルスエネルギーを大きくした場合、Ｘ＜Ｙの場合であっても、先抜き出し光ＰＬ４αのパルスエネルギーよりも後抜き出し光ＰＬ４βのパルスエネルギーを大きくすることが出来る。

従って、先発振光ＰＬ１αと後発振光ＰＬ１βとのパルスエネルギー比の調整を適宜に行うことで、第１の態様と同様、第２の態様においても、エネルギー利用効率の高い劈開／裂開加工が可能となる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、ダブルパルス化されたレーザー光にて被加工物に対し加工予定線に沿った劈開／裂開加工を行うようにすることで、エネルギー利用効率が高い劈開／裂開加工が可能となる。すなわち、劈開／裂開による分割起点の形成をより確実に行えるようになる。

実施例として、第１の態様にてダブルパルス化したレーザー光ＬＢを用いてＣ面サファイア基板の表面に劈開／裂開加工を行った。また、比較例として、ダプルパルス化を行わない点を除いて実施例と同様の条件で劈開／裂開加工を行った。

具体的には、レーザー光ＬＢの個々の単位パルス光の照射ピッチΔが１５μｍとなるように、繰り返し周波数Ｒを１３．３ｋＨｚ、走査速度Ｖを２００ｍｍ／ｓｅｃと設定した。また、実施例における先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとのパルスエネルギーの和を５μＪとし、比較例においては、１つのパルス光のパルスエネルギーがこれと同じになるようにした。さらには、実施例における先パルス光ＰＬαと後パルス光ＰＬβとのパワー比が１：２となるように、Δｔ１、およびΔｔ２を設定した。

図７は、実施例と比較例についての、加工後のＣ面サファイア基板表面の落射照明と透過照明とによる光学顕微鏡像である。落射照明による像では実施例と比較例とに差異がないようにもみられる、透過照明による像からは、実施例の場合のみ、図１（ｅ）に示した図面視直線状の劈開／裂開面Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂ、Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂ、Ｃ１３ａ、Ｃ１３ｂ、Ｃ１４ａ、Ｃ１４ｂ・・・と同様の加工痕が明瞭に観察される。係る結果は、ダブルパルス化が、劈開／裂開加工において劈開／裂開をより確実に生じさせる効果があることを示している。

１ コントローラ
７ ステージ
７ｍ 移動機構
１０ 被加工物
５０ レーザー加工装置
５１ ダイクロイックミラー
５２ 集光レンズ
１０１ オシレータ
１０２ パルス伸長器
１０３ 第１偏光子
１０４ ファラデー回転子
１０５ 出力増幅器
１０５ａ 第１増幅ミラー
１０５ｂ 第２増幅ミラー
１０５ｃ 増幅媒体
１０５ｄ ポッケルスセル
１０５ｅ 第２偏光子
１０５ｆ 中間ミラー
１０６ パルス圧縮器
Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂ、Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂ、Ｃ１３ａ、Ｃ１３ｂ、Ｃ１４ａ、Ｃ１４ｂ 劈開／裂開面
Ｌ 加工予定線
ＬＢ レーザー光
ＰＬα 先パルス光
ＰＬβ 後パルス光
ＰＬ 単位パルス光
ＰＬ１α 後発振光
ＰＬ１β 先発振光
ＰＬ３α 後入射光
ＰＬ３β 先入射光
ＰＬ４α 先抜き出し光
ＰＬ４β 後抜き出し光
ＲＥ１１、ＲＥ１２、ＲＥ１３、ＲＥ１４ 被照射領域

Claims (4)

1. 被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、
   光源に備わるオシレータが発振する発振パルス光を前記光源内に備わる増幅器において増幅し、増幅光であるパルスレーザー光を前記光源から出射させる出射工程と、
   前記パルスレーザー光の個々の単位パルス光ごとの被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、
   を備え、
   前記出射工程においては、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することで、前記パルスレーザー光を、前記単位パルス光の出射周期に比べて短い時間間隔にて遅延する一方で互いの被照射領域のずれが前記照射工程において結果的に形成される前記被照射領域同士の間隔の１／１００〜１／１０００の範囲内となる２つのパルス光として前記被加工物に照射されるように、前記光源から出射させる、
   ことを特徴とする被加工物の加工方法。
2. 請求項１に記載の被加工物の加工方法であって、
   前記出射工程においては、前記増幅器からの前記増幅光の取り出しを、前記増幅光の一部のみが前記増幅器から抜き出される第１の時間と、前記第１の時間の経過後、前記増幅光の残りが前記増幅器において増幅を受けた後の第２の時間とに分けて行うことにより、前記２つのパルス光を前記光源から出射させる、
   ことを特徴とする被加工物の加工方法。
3. 請求項１に記載の被加工物の加工方法であって、
   前記出射工程においては、前記オシレータから２つの前記発振パルス光を発振させ、ｋを自然数とするときに、先に発振された前記発振パルス光のｋ次またはｋ＋１次の増幅光と、後に発振された前記パルス光のｋ次の増幅光とをこの順に前記２つのパルス光として前記光源から出射させる、
   ことを特徴とする被加工物の加工方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の被加工物の加工方法であって、
   前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することによって前記２つのパルス光のパルスエネルギーの比を調整する、
   ことを特徴とする被加工物の加工方法。