JP2002192371A - Laser beam machining method and laser beam machining device - Google Patents

Laser beam machining method and laser beam machining device

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JP2002192371A
JP2002192371A JP2001278790A JP2001278790A JP2002192371A JP 2002192371 A JP2002192371 A JP 2002192371A JP 2001278790 A JP2001278790 A JP 2001278790A JP 2001278790 A JP2001278790 A JP 2001278790A JP 2002192371 A JP2002192371 A JP 2002192371A
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laser
laser beam
processing
laser light
processing object
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JP2001278790A
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Japanese (ja)
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Fumitsugu Fukuyo
文嗣 福世
Kenji Fukumitsu
憲志 福満
Naoki Uchiyama
直己 内山
Toshimitsu Wakuta
敏光 和久田
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining method capable of cutting a machining object without developing a crack, deviating from the predetermined line for welding or cutting on the surface of the machining object, and accurately. SOLUTION: A reforming area is formed in the machining object by radiating a pulse laser beam L onto the predetermined line 5 for cutting under the condition of causing multiple photon absorbtion, and making a condensing point P agree with the inside of the machining object 1. By splitting the machining object 1 along the determined line 5 for cutting, the machining object 1 can be cut with a comperatively small force. Since in the irradiation of the laser beam L, the pulse laser beam L is scarcely absorbed on the surface 3 of the machining object 1, the surface 3 is not melted, caused by the formation of the reforming area. By adjusting the position of the condensing point P of the pulse laser beam L in the thickness direction of the machining object 1, the position of the reforming area in the thickness direction of the machining object is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料基板、
圧電材料基板やガラス基板等の加工対象物の切断に使用
されるレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor material substrate,
The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus used for cutting an object to be processed such as a piezoelectric material substrate or a glass substrate.

【０００２】[0002]

【従来の技術】レーザ応用の一つに切断があり、レーザ
による一般的な切断は次の通りである。例えば半導体ウ
ェハやガラス基板のような加工対象物の切断する箇所
に、加工対象物が吸収する波長のレーザ光を照射し、レ
ーザ光の吸収により切断する箇所において加工対象物の
表面から裏面に向けて加熱溶融を進行させて加工対象物
を切断する。しかし、この方法では加工対象物の表面の
うち切断する箇所となる領域周辺も溶融される。よっ
て、加工対象物が半導体ウェハの場合、半導体ウェハの
表面に形成された半導体素子のうち、上記領域付近に位
置する半導体素子が溶融する恐れがある。2. Description of the Related Art One of laser applications is cutting. A general cutting by a laser is as follows. For example, a portion to be cut of a processing object such as a semiconductor wafer or a glass substrate is irradiated with laser light having a wavelength that is absorbed by the processing object, and is directed from the front surface to the back surface of the processing object at a position where the cutting is performed by absorbing the laser light. The workpiece is cut by heating and melting. However, in this method, the periphery of a region to be cut on the surface of the workpiece is also melted. Therefore, when the object to be processed is a semiconductor wafer, of the semiconductor elements formed on the surface of the semiconductor wafer, there is a possibility that a semiconductor element located near the above-described region may be melted.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】加工対象物の表面の溶
融を防止する方法として、例えば、特開２０００-２１
９５２８号公報や特開２０００-１５４６７号公報に開
示されたレーザによる切断方法がある。これらの公報の
切断方法では、加工対象物の切断する箇所をレーザ光に
より加熱し、そして加工対象物を冷却することにより、
加工対象物の切断する箇所に熱衝撃を生じさせて加工対
象物を切断する。As a method for preventing the surface of a workpiece from melting, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-21
There is a cutting method using a laser disclosed in JP-A-9528 and JP-A-2000-15467. In the cutting methods disclosed in these publications, a portion to be cut of a processing object is heated by a laser beam, and the processing object is cooled,
The object to be processed is cut by generating a thermal shock at a position where the object to be processed is cut.

【０００４】しかし、これらの公報の切断方法では、加
工対象物に生じる熱衝撃が大きいと、加工対象物の表面
に、切断予定ラインから外れた割れやレーザ照射してい
ない先の箇所までの割れ等の不必要な割れが発生するこ
とがある。よって、これらの切断方法では精密切断をす
ることができない。特に、加工対象物が半導体ウェハ、
液晶表示装置が形成されたガラス基板や電極パターンが
形成されたガラス基板の場合、この不必要な割れにより
半導体チップ、液晶表示装置や電極パターンが損傷する
ことがある。また、これらの切断方法では平均入力エネ
ルギーが大きいので、半導体チップ等に与える熱的ダメ
ージも大きい。However, according to the cutting methods disclosed in these publications, if the thermal shock generated on the object to be processed is large, the surface of the object to be processed may have cracks that deviate from the line to be cut or cracks up to a point not irradiated with laser. Unnecessary cracks such as may occur. Therefore, precision cutting cannot be performed by these cutting methods. In particular, the processing object is a semiconductor wafer,
In the case of a glass substrate on which a liquid crystal display device is formed or a glass substrate on which an electrode pattern is formed, the unnecessary chip may damage the semiconductor chip, the liquid crystal display device, or the electrode pattern. In addition, since these cutting methods have a large average input energy, thermal damage to semiconductor chips and the like is also large.

【０００５】本発明の目的は、加工対象物の表面に不必
要な割れを発生させることなくかつその表面が溶融しな
いレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することで
ある。An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus which do not cause unnecessary cracks on the surface of a processing object and do not melt the surface.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
方法は、レーザ光の集光点を加工対象物のレーザ光の入
射面を越して加工対象物の内部に合わせかつ加工対象物
の厚み方向において厚みの半分の位置より入射面に近い
位置又は遠い位置に調節して、加工対象物にレーザ光を
照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿
って加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形
成する工程を備えることを特徴とする。According to the laser processing method of the present invention, the focal point of the laser light is adjusted to be inside the processing object beyond the laser light incident surface of the processing object, and the thickness of the processing object is adjusted. By adjusting the position closer to or farther from the incident surface than the half-thickness position in the direction, and irradiating the processing object with laser light, a large number of Forming a modified region by photon absorption.

【０００７】本発明に係るレーザ加工方法によれば、加
工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射しか
つ多光子吸収という現象を利用することにより、加工対
象物の内部に改質領域を形成している。加工対象物の切
断する箇所に何らかの起点があると、加工対象物を比較
的小さな力で割って切断することができる。本発明に係
るレーザ加工方法によれば、改質領域を起点として切断
予定ラインに沿って加工対象物が割れることにより、加
工対象物を切断することができる。よって、比較的小さ
な力で加工対象物を切断することができるので、加工対
象物の表面に切断予定ラインから外れた不必要な割れを
発生させることなく加工対象物の切断が可能となる。な
お、集光点とはレーザ光が集光した箇所のことである。
切断予定ラインは加工対象物の表面や内部に実際に引か
れた線でもよいし、仮想の線でもよい。[0007] According to the laser processing method of the present invention, a laser beam is radiated while focusing on the inside of the object to be processed, and a phenomenon called multiphoton absorption is used to convert the inside of the object to be processed. Quality region. If there is any starting point at the cutting position of the object, the object can be cut by relatively small force. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the laser processing method which concerns on this invention, a to-be-processed object can be cut | disconnected by breaking a to-be-processed object along a line to cut from a modified area as a starting point. Therefore, since the object to be processed can be cut with a relatively small force, it is possible to cut the object to be processed without generating unnecessary cracks off the cutting line on the surface of the object to be processed. Note that the focal point is a point where the laser light is focused.
The line to be cut may be a line actually drawn on the surface or inside of the object to be processed, or a virtual line.

【０００８】また、本発明に係るレーザ加工方法によれ
ば、加工対象物の内部に局所的に多光子吸収を発生させ
て改質領域を形成している。よって、加工対象物の表面
ではレーザ光がほとんど吸収されないので、加工対象物
の表面が溶融することはない。以上のことは以下に説明
する本発明に係るレーザ加工方法についても言えること
である。Further, according to the laser processing method of the present invention, the modified region is formed by locally generating multiphoton absorption inside the object to be processed. Therefore, since the laser light is hardly absorbed on the surface of the processing object, the surface of the processing object does not melt. The above can be said for the laser processing method according to the present invention described below.

【０００９】また、本発明に係るレーザ加工方法によれ
ば、レーザ光の集光点を加工対象物の厚み方向において
厚みの半分の位置より入射面に近い位置に調節すると改
質領域は加工対象物の内部中の入射面（例えば表面）側
に形成され、一方、入射面に遠い位置に調節すると改質
領域は加工対象物の内部中の入射面と対向する面（例え
ば裏面）側に形成される。切断予定ラインに沿った割れ
を加工対象物の表面又は裏面に生じさせると加工対象物
を容易に切断できる。本発明に係るレーザ加工方法によ
れば、改質領域を加工対象物の内部中の表面側又は裏面
側に形成できる。よって、切断予定ラインに沿った割れ
を表面又は裏面に形成されやすくすることができるの
で、容易に加工対象物を切断することができる。Further, according to the laser processing method of the present invention, when the focal point of the laser beam is adjusted to a position closer to the incident surface than a position of half the thickness in the thickness direction of the processing object, the modified region becomes the processing object. The modified region is formed on the incident surface (for example, the front surface) in the interior of the object, while the modified region is formed on the surface (for example, the back surface) opposite to the incident surface in the interior of the workpiece when adjusted to a position far from the incident surface. Is done. When a crack along the line to be cut is generated on the front or back surface of the object, the object can be easily cut. According to the laser processing method according to the present invention, the modified region can be formed on the front side or the back side inside the object to be processed. Therefore, a crack along the line to be cut can be easily formed on the front surface or the back surface, so that the workpiece can be easily cut.

【００１０】本発明に係るレーザ加工方法おいて、入射
面には電子デバイス及び電極パターンのうち少なくとも
一方が形成されており、加工対象物に照射されるレーザ
光の集光点は厚み方向において厚みの半分の位置より入
射面に近い位置に調節される、ようにすることができ
る。本発明に係るレーザ加工方法によれば、改質領域か
らクラックを加工対象物の入射面（例えば表面）及び対
向する面（例えば裏面）方向に成長させることにより、
加工対象物が切断される。改質領域を入射面側に形成す
ると、改質領域と入射面の距離が比較的短いので、クラ
ックの成長方向のずれを小さくできる。よって、加工対
象物の入射面に電子デバイスや電極パターンが形成され
ている場合、電子デバイス等の損傷させることなく切断
が可能となる。なお、電子デバイスとは半導体素子、液
晶等の表示装置、圧電素子等を意味する。本発明に係る
レーザ加工方法は、レーザ光の集光点を加工対象物の内
部に合わせて加工対象物にレーザ光を照射することによ
り、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の
内部に多光子吸収による改質領域を形成する第１工程
と、第１工程後、レーザ光の集光点を加工対象物の厚み
方向において第１工程におけるレーザ光の集光位置と異
なる位置に加工対象物の内部に合わせて加工対象物にレ
ーザ光を照射することにより、加工対象物の他の切断予
定ラインに沿って加工対象物の内部に多光子吸収による
他の改質領域を改質領域と立体交差するように形成する
第２工程と、を備えることを特徴とする。In the laser processing method according to the present invention, at least one of an electronic device and an electrode pattern is formed on the incident surface, and the focal point of the laser light irradiated on the object to be processed is the thickness in the thickness direction. Is adjusted to a position closer to the entrance surface than a half position of the incident surface. According to the laser processing method of the present invention, cracks are grown from the modified region in the direction of the incident surface (for example, the front surface) and the opposite surface (for example, the back surface) of the processing object,
The workpiece is cut. When the modified region is formed on the incident surface side, the distance between the modified region and the incident surface is relatively short, so that the shift in the crack growth direction can be reduced. Therefore, when an electronic device or an electrode pattern is formed on the incident surface of the object to be processed, cutting can be performed without damaging the electronic device or the like. Note that the electronic device means a semiconductor element, a display device such as a liquid crystal, a piezoelectric element, or the like. The laser processing method according to the present invention is to irradiate the laser beam to the processing object by adjusting the focal point of the laser light to the inside of the processing object, thereby cutting the processing object along the line to cut the processing object. A first step of forming a modified region by multiphoton absorption therein; and, after the first step, the laser light converging point is located at a position different from the laser light converging position in the first step in the thickness direction of the workpiece. By irradiating the laser beam to the processing object according to the inside of the processing object, the other modified area due to multiphoton absorption is modified inside the processing object along other planned cutting lines of the processing object And a second step of forming a three-dimensional intersection with the region.

【００１１】本発明に係るレーザ加工方法によれば、加
工対象物の切断面どうしが交差する切断において、切断
面どうしの交差場所となる箇所で改質領域と他の改質領
域とが重畳しないので、交差場所となる箇所の切断精度
の低下を防ぐことができる。According to the laser processing method of the present invention, in the cutting where the cut surfaces of the processing object intersect, the modified region and the other modified regions do not overlap each other at the intersection between the cut surfaces. Therefore, it is possible to prevent a decrease in cutting accuracy at a location that becomes an intersection.

【００１２】本発明に係るレーザ加工方法において、他
の改質領域を改質領域よりも加工対象物のレーザ光の入
射面側に形成する、ことができる。これによれば、交差
場所となる箇所において他の改質領域形成時に照射され
るレーザ光が改質領域により散乱されることはないの
で、他の改質領域を均一に形成することができる。In the laser processing method according to the present invention, another modified region can be formed closer to the laser light incident surface of the object to be processed than the modified region. According to this, since the laser beam irradiated at the time of forming another modified region at the intersection is not scattered by the modified region, the other modified region can be formed uniformly.

【００１３】以上説明した本発明に係るレーザ加工方法
には以下の態様がある。加工対象物にレーザ光を照射す
る条件を、レーザ光の集光点におけるピークパワー密度
が１×１０8（W/cm2）以上であってパルス幅が１μs以
下とすることにより、加工対象物の内部にクラック領域
を含む改質領域を形成することもできる。これによれ
ば、加工対象物の内部では多光子吸収による光学的損傷
という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象
物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物
の内部にクラック領域が形成される。このクラック領域
は上記改質領域の一例である。このレーザ加工方法の加
工対象物としては、例えば、ガラスを含む部材がある。
なお、ピークパワー密度とは、パルスレーザ光の集光点
の電界強度を意味する。The laser processing method according to the present invention described above has the following aspects. The conditions for irradiating the laser beam to the object to be processed are such that the peak power density at the focal point of the laser beam is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 μs or less. A modified region including a crack region can be formed inside the substrate. According to this, a phenomenon called optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the object to be processed. This optical damage induces thermal strain inside the object, thereby forming a crack region inside the object. This crack region is an example of the modified region. As an object to be processed by this laser processing method, for example, there is a member containing glass.
Note that the peak power density means the electric field intensity at the focal point of the pulsed laser light.

【００１４】加工対象物にレーザ光を照射する条件を、
レーザ光の集光点におけるピークパワー密度が１×１０
8（W/cm2）以上であってパルス幅が１μs以下とするこ
とにより、加工対象物の内部に溶融処理領域を含む改質
領域を形成することもできる。これによれば、加工対象
物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。こ
の加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成さ
れる。この溶融処理領域は上記改質領域の一例である。
このレーザ加工方法の加工対象物としては、例えば、半
導体材料を含む部材がある。The conditions for irradiating the object to be processed with laser light are as follows:
The peak power density at the focal point of the laser beam is 1 × 10
By setting the pulse width to 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width to 1 μs or less, it is possible to form a modified region including a melt-processed region inside the object to be processed. According to this, the inside of the object to be processed is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing area is formed inside the object to be processed. This melt processing region is an example of the modified region.
An object to be processed by this laser processing method includes, for example, a member containing a semiconductor material.

【００１５】加工対象物にレーザ光を照射する条件を、
レーザ光の集光点におけるピークパワー密度が１×１０
8（W/cm2）以上であってパルス幅が１ns以下とすること
により、加工対象物の内部に屈折率が変化した領域であ
る屈折率変化領域を含む改質領域を形成することもでき
る。このようにパルス幅を極めて短くして、多光子吸収
を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収による
エネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の
内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続
的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成され
る。この屈折率変化領域は上記改質領域の一例である。
このレーザ加工方法の加工対象物としては、例えば、ガ
ラスを含む部材である。The conditions for irradiating the object to be processed with laser light are as follows:
The peak power density at the focal point of the laser beam is 1 × 10
By setting the pulse width to 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width to 1 ns or less, it is possible to form a modified region including a refractive index change region which is a region where the refractive index has changed inside the object to be processed. . When the pulse width is extremely short and multiphoton absorption occurs inside the object, the energy due to multiphoton absorption does not convert to thermal energy, and the ionic valence changes inside the object. A permanent structural change such as crystallization or polarization orientation is induced to form a refractive index change region. This refractive index change region is an example of the modified region.
An object to be processed by this laser processing method is, for example, a member containing glass.

【００１６】加工対象物に照射されるレーザ光の集光点
の厚み方向における位置の調節は、加工対象物に照射さ
れるレーザ光の集光点の厚み方向における所望の位置を
入射面から内部までの距離とし、この距離を加工対象物
に照射されるレーザ光に対する加工対象物の屈折率で除
することにより、厚み方向における加工対象物の相対的
移動量のデータを演算する演算工程と、加工対象物に照
射されるレーザ光の集光点を入射面に位置させるのに必
要な厚み方向における加工対象物の他の相対的移動量の
データを演算する他の演算工程と、他の相対的移動量の
データに基づいて加工対象物を厚み方向に相対的に移動
させる移動工程と、移動工程後、相対的移動量のデータ
に基づいて加工対象物を厚み方向に相対的に移動させる
他の移動工程と、を含むようにすることができる。これ
によれば、加工対象物の厚み方向におけるレーザ光の集
光点の位置を、入射面を基準として加工対象物の内部の
所定位置に調節している。すなわち、入射面を基準とす
る場合、加工対象物の厚み方向における加工対象物の相
対的移動量と加工対象物に照射されるレーザ光に対する
加工対象物の屈折率との積が入射面からレーザ光の集光
点までの距離となる。よって、入射面から加工対象物の
内部までの距離を、上記屈折率で除することにより得ら
れた相対的移動量だけ加工対象物を移動させれば、レー
ザ光の集光点を加工対象物の厚み方向における所望の位
置に合わせることができる。The adjustment of the position in the thickness direction of the focal point of the laser beam irradiated on the object to be processed is performed by setting a desired position in the thickness direction of the focal point of the laser beam irradiated on the object from the incident surface to the inside. And a calculation step of calculating data of a relative movement amount of the processing object in the thickness direction by dividing the distance by a refractive index of the processing object with respect to the laser beam irradiated on the processing object, Another calculation step of calculating data of another relative movement amount in the thickness direction required to position the focal point of the laser beam irradiated on the processing object on the incident surface; A moving step of relatively moving the workpiece in the thickness direction based on the data of the target moving amount, and, after the moving step, moving the workpiece relatively in the thickness direction based on the data of the relative moving amount. Moving process, It can be made to contain. According to this, the position of the focal point of the laser beam in the thickness direction of the processing object is adjusted to a predetermined position inside the processing object with reference to the incident surface. That is, when the incident surface is used as a reference, the product of the relative movement amount of the processing object in the thickness direction of the processing object and the refractive index of the processing object with respect to the laser light applied to the processing object is the laser from the incident surface. This is the distance to the light focusing point. Therefore, if the processing object is moved by a relative movement amount obtained by dividing the distance from the incident surface to the inside of the processing object by the above-mentioned refractive index, the focal point of the laser light can be adjusted. Can be adjusted to a desired position in the thickness direction.

【００１７】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が１μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光手段と、加工対象物
の切断予定ラインに沿って集光手段により集光されたパ
ルスレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段
と、集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を加工対象物の内部の所望の位置に合わせるための厚み
方向における加工対象物の相対的移動量のデータであ
り、所望の位置をレーザ光源から出射されたパルスレー
ザ光が加工対象物に入射する入射面から内部までの距離
とし、この距離をレーザ光源から出射されるパルスレー
ザ光に対する加工対象物の屈折率で除することにより得
られた相対的移動量のデータを記憶する記憶手段と、集
光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点を入射
面に合わせるのに必要な厚み方向における加工対象物の
他の相対的移動量のデータを演算する演算手段と、記憶
手段により記憶された相対的移動量のデータ及び演算手
段により演算された他の相対的移動量のデータに基づい
て加工対象物を厚み方向に相対的に移動させる他の移動
手段と、を備えることを特徴とする。In the laser processing apparatus according to the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) Focusing means for focusing the pulsed laser light so that it is greater than or equal to the focus point of the pulsed laser light focused by the focusing means along the line to cut the workpiece Means for moving the object in a vertical direction, and data of the relative movement amount of the object in the thickness direction for adjusting the focal point of the pulsed laser beam condensed by the light condensing means to a desired position inside the object. The desired position is the distance from the incident surface where the pulse laser light emitted from the laser light source enters the object to be processed, and this distance is the distance of the object to be processed with respect to the pulse laser light emitted from the laser light source. Storage means for storing data of the relative movement amount obtained by dividing by the folding ratio, and a thickness direction necessary for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing means to the incident surface. Calculating means for calculating data of another relative movement amount of the object to be processed; processing based on the data of the relative movement amount stored by the storage means and the data of the other relative movement amount calculated by the calculating means And other moving means for relatively moving the object in the thickness direction.

【００１８】また、本発明に係るレーザ加工装置は、パ
ルス幅が１μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ
光源と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集
光点のピークパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上にな
るようにパルスレーザ光を集光する集光手段と、集光手
段により集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象
物の内部に合わせる手段と、集光手段により集光された
パルスレーザ光の集光点の位置を加工対象物の厚みの範
囲内で調節する手段と、加工対象物の切断予定ラインに
沿ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動させる移
動手段と、を備えることを特徴とする。Further, in the laser processing apparatus according to the present invention, a laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 × A condensing means for condensing the pulsed laser light so as to be 10 8 (W / cm 2 ) or more; and a means for adjusting the condensing point of the pulsed laser light condensed by the condensing means to the inside of the object to be processed. Means for adjusting the position of the focal point of the pulsed laser light condensed by the condensing means within the range of the thickness of the object to be processed, and a focal point of the pulsed laser light along a line to cut the object to be processed. And moving means for relatively moving.

【００１９】これらの本発明に係るレーザ加工装置によ
れば、上記本発明に係るレーザ加工方法と同様の理由に
より、加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外
れた不必要な割れを発生させることのないレーザ加工
や、加工対象物の内部において加工対象物の厚み方向に
おけるパルスレーザ光の集光点の位置を制御したレーザ
加工が可能となる。According to the laser processing apparatus of the present invention, for the same reason as that of the laser processing method of the present invention, unnecessary cracks are generated on the surface of the object to be melted or deviate from the line to be cut. It is possible to perform laser processing without performing the laser processing or to control the position of the focal point of the pulsed laser light in the thickness direction of the processing object inside the processing object.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ
加工方法及びレーザ加工装置は、多光子吸収により改質
領域を形成している。多光子吸収はレーザ光の強度を非
常に大きくした場合に発生する現象である。まず、多光
子吸収について簡単に説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present embodiment, the modified region is formed by multiphoton absorption. Multiphoton absorption is a phenomenon that occurs when the intensity of laser light is extremely increased. First, multiphoton absorption will be briefly described.

【００２１】材料の吸収のバンドギャップEGよりも光子
のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。よっ
て、材料に吸収が生じる条件はhν＞EGである。しか
し、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きく
するとnhν＞EGの条件（n＝２，３，４，・・・であ
る）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収とい
う。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光
点のピークパワー密度（W/cm2）で決まり、例えばピー
クパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上の条件で多光子
吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点における
レーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光
のビームスポット断面積×パルス幅）により求められ
る。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の
集光点の電界強度（W/cm2）で決まる。[0021] a band gap E photon energy hν than G of absorption of the material is less optically clear. Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2, 3, 4, a, ...) absorbed in the material occurs. This phenomenon is called multiphoton absorption. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser light is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the focal point of the laser light. For example, when the peak power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, multiphoton Absorption occurs. The peak power density is obtained by (energy per pulse of laser light at a focal point) / (beam spot cross-sectional area of laser light × pulse width). In the case of a continuous wave, the intensity of the laser light is determined by the electric field intensity (W / cm 2 ) at the focal point of the laser light.

【００２２】このような多光子吸収を利用する本実施形
態に係るレーザ加工の原理について図１〜図６を用いて
説明する。図１はレーザ加工中の加工対象物１の平面図
であり、図２は図１に示す加工対象物１のII−II線に沿
った断面図であり、図３はレーザ加工後の加工対象物１
の平面図であり、図４は図３に示す加工対象物１のIV−
IV線に沿った断面図であり、図５は図３に示す加工対象
物１のV−V線に沿った断面図であり、図６は切断された
加工対象物１の平面図である。The principle of laser processing according to the present embodiment utilizing such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the processing target 1 during laser processing, FIG. 2 is a cross-sectional view of the processing target 1 shown in FIG. 1 along line II-II, and FIG. 3 is a processing target after laser processing. Thing 1
FIG. 4 is a plan view of the workpiece 1 shown in FIG.
5 is a cross-sectional view of the processing target 1 shown in FIG. 3 along the line V-V, and FIG. 6 is a plan view of the processing target 1 shown in FIG.

【００２３】図１及び図２に示すように、加工対象物１
の表面３には切断予定ライン５がある。切断予定ライン
５は直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレ
ーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の
内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物１に照
射して改質領域７を形成する。なお、集光点とはレーザ
光Lが集光した箇所のことである。As shown in FIG. 1 and FIG.
The surface 3 has a line 5 to be cut. The scheduled cutting line 5 is a virtual line extending linearly. In the laser processing according to the present embodiment, the laser light L is irradiated on the processing target 1 while adjusting the focal point P inside the processing target 1 under the condition where multiphoton absorption occurs, thereby forming the modified region 7. Note that the focal point is a point where the laser light L is focused.

【００２４】レーザ光Lを切断予定ライン５に沿って
（すなわち矢印A方向に沿って）相対的に移動させるこ
とにより、集光点Pを切断予定ライン５に沿って移動さ
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の内部にのみ
形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工
対象物１がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物
１を発熱させて改質領域７を形成するのではない。加工
対象物１にレーザ光Lを透過させ加工対象物１の内部に
多光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よ
って、加工対象物１の表面３ではレーザ光Lがほとんど
吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融するこ
とはない。The laser beam L is relatively moved along the line 5 to be cut (that is, along the direction of arrow A), so that the focal point P is moved along the line 5 to be cut. As a result, as shown in FIGS.
Are formed only inside the object 1 along the line 5 to be cut. The laser processing method according to the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the processing target 1 to generate heat by absorbing the laser light L by the processing target 1. The modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L to the processing target 1 and generating multiphoton absorption inside the processing target 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the processing target 1, the surface 3 of the processing target 1 is not melted.

【００２５】加工対象物１の切断において、切断する箇
所に起点があると加工対象物１はその起点から割れるの
で、図６に示すように比較的小さな力で加工対象物１を
切断することができる。よって、加工対象物１の表面３
に不必要な割れを発生させることなく加工対象物１の切
断が可能となる。In the cutting of the processing object 1, if the starting point is located at a position to be cut, the processing object 1 is broken from the starting point. Therefore, as shown in FIG. 6, the processing object 1 can be cut with a relatively small force. it can. Therefore, the surface 3 of the workpiece 1
The workpiece 1 can be cut without causing unnecessary cracks.

【００２６】なお、改質領域を起点とした加工対象物の
切断は、次の二通りが考えられる。一つは、改質領域形
成後、加工対象物に人為的な力が印加されることによ
り、改質領域を起点として加工対象物が割れ、加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが大きい場合の切断である。人為的な力が印加さ
れるとは、例えば、加工対象物の切断予定ラインに沿っ
て加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工
対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させた
りすることである。他の一つは、改質領域を形成するこ
とにより、改質領域を起点として加工対象物の断面方向
（厚さ方向）に向かって自然に割れ、結果的に加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが小さい場合、改質領域が１つでも可能であり、
加工対象物の厚みが大きい場合、厚さ方向に複数の改質
領域を形成することで可能となる。なお、この自然に割
れる場合も、切断する箇所の表面上において、改質領域
が形成されていない部分まで割れが先走ることがなく、
改質部を形成した部分のみを割断することができるの
で、割断を制御よくすることができる。近年、シリコン
ウェハ等の半導体ウェハの厚さは薄くなる傾向にあるの
で、このような制御性のよい割断方法は大変有効であ
る。It should be noted that cutting of the object to be processed starting from the modified region can be considered in the following two ways. One is a case where an artificial force is applied to the object to be processed after the modified area is formed, whereby the object to be processed is cracked starting from the modified area and the object to be processed is cut. This is, for example, cutting when the thickness of the processing target is large. An artificial force is applied when, for example, a bending stress or a shear stress is applied to a workpiece along a line to cut the workpiece, or a thermal stress is generated by giving a temperature difference to the workpiece. Or let them do that. The other is that, by forming the modified region, the fracture is naturally caused in the cross-sectional direction (thickness direction) of the object to be processed from the modified region as a starting point, resulting in the cutting of the object to be processed. It is. This is possible, for example, when the thickness of the object to be processed is small, even one modified area is provided,
When the thickness of the object to be processed is large, it becomes possible by forming a plurality of modified regions in the thickness direction. In addition, even if this cracks naturally, on the surface of the cut portion, the crack does not advance to the portion where the modified region is not formed,
Since only the portion where the reformed portion is formed can be cut, the cut can be controlled well. In recent years, the thickness of a semiconductor wafer such as a silicon wafer tends to be reduced, and thus such a controllable cutting method is very effective.

【００２７】さて、本実施形態において多光子吸収によ
り形成される改質領域として、次の（１）〜（３）があ
る。 （１）改質領域が一つ又は複数のクラックを含むクラッ
ク領域の場合 えばガラスやLiTaO3からなる圧電材料）の内部に集光点
を合わせて、集光点における電界強度が１×１０8（W/c
m2）以上でかつパルス幅が１μs以下の条件で照射す
る。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつ
つ加工対象物表面に余計なダメージを与えずに、加工対
象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件であ
る。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収によ
る光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷に
より加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これによ
り加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界
強度の上限値としては、例えば１×１０12（W/cm2）で
ある。パルス幅は例えば１ns〜２００nsが好ましい。な
お、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、
第４５回レーザ熱加工研究会論文集（１９９８年．１２
月）の第２３頁〜第２８頁の「固体レーザー高調波によ
るガラス基板の内部マーキング」に記載されている。The modified regions formed by multiphoton absorption in this embodiment include the following (1) to (3). (1) In the case where the modified region is a crack region including one or a plurality of cracks, such as a piezoelectric material made of glass or LiTaO 3 ), the electric field intensity at the light condensing point is 1 × 10 8 (W / c
Irradiation is performed under the condition of m 2 ) or more and pulse width of 1 μs or less. The magnitude of the pulse width is a condition under which a crack region can be formed only inside the object to be processed without causing unnecessary damage to the surface of the object to be processed while causing multiphoton absorption. As a result, a phenomenon called optical damage occurs due to multiphoton absorption inside the object to be processed. This optical damage induces thermal strain inside the object, thereby forming a crack region inside the object. The upper limit of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably, for example, 1 ns to 200 ns. The formation of a crack region by multiphoton absorption is performed, for example,
Proceedings of the 45th Workshop on Laser Thermal Processing (1998.12
Mon.), pages 23 to 28, "Internal Marking of Glass Substrate by Solid-State Laser Harmonics".

【００２８】本発明者は、電界強度とクラックの大きさ
との関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りで
ある。 （A）加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス
（厚さ７００μm） （B）レーザ 光源：半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長：１０６４nm レーザ光スポット断面積：３．１４×１０-8cm2 発振形態：Qスイッチパルス 繰り返し周波数：１００kHz パルス幅：３０ns 出力：出力＜１mJ／パルス レーザ光品質：TEM00 偏光特性：直線偏光 （C）集光用レンズ レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント （D）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１０
０mm／秒 なお、レーザ光品質がTEM00とは、集光性が高くレーザ
光の波長程度まで集光可能を意味する。The present inventor has experimentally determined the relationship between the electric field strength and the crack size. The experimental conditions are as follows. (A) Object to be processed: Pyrex (registered trademark) glass (thickness: 700 μm) (B) Laser light source: Nd: YAG laser excited by a semiconductor laser Wavelength: 1064 nm Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2 oscillation Form: Q switch pulse Repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: Output <1 mJ / pulse Laser beam quality: TEM 00 Polarization characteristics: Linear polarization (C) Condensing lens Transmittance to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of the mounting table on which the workpiece is mounted: 10
0 mm / sec The laser beam quality of TEM 00 means that the laser beam has a high light-collecting property and can be focused to the wavelength of the laser beam.

【００２９】図７は上記実験の結果を示すグラフであ
る。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルス
レーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表され
る。縦軸は１パルスのレーザ光により加工対象物の内部
に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大き
さを示している。クラックスポットが集まりクラック領
域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポ
ットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさであ
る。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（C）
の倍率が１００倍、開口数（NA）が０．８０の場合であ
る。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ
（C）の倍率が５０倍、開口数（NA）が０．５５の場合
である。ピークパワー密度が１０11（W/cm2）程度から
加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピーク
パワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大き
くなることが分かる。FIG. 7 is a graph showing the results of the above experiment. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser light is a pulsed laser light, the electric field intensity is represented by the peak power density. The vertical axis indicates the size of a crack portion (crack spot) formed inside the object by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack area. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. The data indicated by the black circles in the graph is the condenser lens (C)
Is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, data indicated by white circles in the graph are obtained when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), it can be seen that a crack spot occurs inside the object to be processed, and the crack spot increases as the peak power density increases.

【００３０】次に、本実施形態に係るレーザ加工におい
て、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニ
ズムについて図８〜図１１を用いて説明する。図８に示
すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内
部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物１に照射
して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域９を形
成する。クラック領域９は一つ又は複数のクラックを含
む領域である。図９に示すようにクラック領域９を起点
としてクラックがさらに成長し、図１０に示すようにク
ラックが加工対象物１の表面３と裏面２１に到達し、図
１１に示すように加工対象物１が割れることにより加工
対象物１が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達
するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象
物に力が印加されることにより成長する場合もある。Next, in the laser processing according to the present embodiment, a mechanism of cutting an object to be processed by forming a crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the laser light L is irradiated on the processing target 1 by aligning the converging point P inside the processing target 1 under the condition where multiphoton absorption occurs, and a crack region is formed inside along the line to be cut. 9 is formed. The crack region 9 is a region including one or a plurality of cracks. Cracks further grow from the crack region 9 as shown in FIG. 9, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 21 of the processing object 1 as shown in FIG. 10, and as shown in FIG. The workpiece 1 is cut by breaking. Cracks that reach the front and back surfaces of the processing object may grow naturally, or may grow when a force is applied to the processing object.

【００３１】（２）改質領域が溶融処理領域の場合 レーザ光を加工対象物（例えばシリコンのような半導体
材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界
強度が１×１０8（W/cm2）以上でかつパルス幅が１μs
以下の条件で照射する。これにより加工対象物の内部は
多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱によ
り加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融
処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の
領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なく
ともいずれか一つを意味する。また、溶融処理領域は相
変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもで
きる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構
造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化し
た領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構
造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結
晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び
多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工
対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例
えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限
値としては、例えば１×１０12（W/cm 2）である。パル
ス幅は例えば１ns〜２００nsが好ましい。(2) In the case where the reformed region is a melt-processed region:
The focusing point inside the material) and the electric field at the focusing point
1 × 10 strength8(W / cmTwo) Or more and the pulse width is 1μs
Irradiation is performed under the following conditions. This allows the inside of the workpiece
Local heating due to multiphoton absorption. Due to this heating
A melt processing region is formed inside the workpiece. Melting
The treatment area is an area that has been melted and then re-solidified,
Less of the area and the area in the state of resolidification from melting
Means either one. Also, the melting process area is
It may be a changed area or a changed crystal structure.
Wear. In addition, the melt processing region is a single crystal structure or an amorphous structure.
In a polycrystalline structure, one structure changes to another
Area. That is, for example, a single crystal structure
From amorphous structure to amorphous structure, single crystal structure to polycrystalline
Region changed from single crystal structure to amorphous structure and
A region changed to a structure including a polycrystalline structure is meant. processing
When the object has a silicon single crystal structure, the melt processing area is an example
An example is an amorphous silicon structure. The upper limit of the electric field strength
The value is, for example, 1 × 1012(W / cm Two). Pal
The width is preferably, for example, 1 ns to 200 ns.

【００３２】本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融
処理領域が形成されることを実験により確認した。実験
条件は次ぎの通りである。 （A）加工対象物：シリコンウェハ（厚さ３５０μm、外
径４インチ） （B）レーザ 光源：半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長：１０６４nm レーザ光スポット断面積：３．１４×１０-8cm2 発振形態：Qスイッチパルス 繰り返し周波数：１００kHz パルス幅：３０ns 出力：２０μJ／パルス レーザ光品質：TEM00 偏光特性：直線偏光 （C）集光用レンズ 倍率：５０倍 NA：０．５５ レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント （D）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１０
０mm／秒The present inventor has confirmed through experiments that a melt processing region is formed inside a silicon wafer. The experimental conditions are as follows. (A) Object to be processed: Silicon wafer (thickness: 350 μm, outer diameter: 4 inches) (B) Laser light source: Semiconductor laser-excited Nd: YAG laser Wavelength: 1064 nm Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2 Oscillation form: Q switch pulse Repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: 20 μJ / pulse Laser beam quality: TEM 00 Polarization characteristics: linearly polarized light (C) Condensing lens Magnification: 50 times NA: 0.55 with respect to laser beam wavelength Transmittance: 60% (D) Moving speed of the mounting table on which the workpiece is mounted: 10
0mm / sec

【００３３】図１２は上記条件でのレーザ加工により切
断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表
した図である。シリコンウェハ１１の内部に溶融処理領
域１３が形成されている。なお、上記条件により形成さ
れた溶融処理領域の厚さ方向の大きさは１００μm程度
である。FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by laser processing under the above conditions. A melt processing area 13 is formed inside the silicon wafer 11. The size in the thickness direction of the melt processing region formed under the above conditions is about 100 μm.

【００３４】溶融処理領域１３が多光子吸収により形成
されたことを説明する。図１３は、レーザ光の波長とシ
リコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフであ
る。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの
反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シ
リコン基板の厚みtが５０μm、１００μm、２００μm、
５００μm、１０００μmの各々について上記関係を示し
た。The fact that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption will be described. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front side and the back side of the silicon substrate are removed, and the transmittance is shown only inside. The thickness t of the silicon substrate is 50 μm, 100 μm, 200 μm,
The above relationship was shown for each of 500 μm and 1000 μm.

【００３５】例えば、Nd:YAGレーザの波長である１０６
４nmにおいて、シリコン基板の厚みが５００μm以下の
場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が８０％以上透
過することが分かる。図１２に示すシリコンウェハ１１
の厚さは３５０μmであるので、多光子吸収による溶融
処理領域はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から
１７５μmの部分に形成される。この場合の透過率は、
厚さ２００μmのシリコンウェハを参考にすると、９０
％以上なので、レーザ光がシリコンウェハ１１の内部で
吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。この
ことは、シリコンウェハ１１の内部でレーザ光が吸収さ
れて、溶融処理領域がシリコンウェハ１１の内部に形成
（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形
成）されたものではなく、溶融処理領域が多光子吸収に
より形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融
処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要
第６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３頁の
「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」
に記載されている。For example, the wavelength 106 of the Nd: YAG laser
At 4 nm, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less, 80% or more of the laser light is transmitted inside the silicon substrate. Silicon wafer 11 shown in FIG.
Has a thickness of 350 μm, so that the melted region by multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer, that is, at a portion 175 μm from the surface. The transmittance in this case is
Referring to a silicon wafer having a thickness of 200 μm, 90
% Or more, the laser light is slightly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost all is transmitted. This means that the laser beam is absorbed inside the silicon wafer 11 and the melting region is not formed inside the silicon wafer 11 (that is, the melting region is formed by normal heating by the laser beam). It means that the processing region was formed by multiphoton absorption. The formation of the melt processing region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of Silicon Processing Characteristics by Picosecond Pulsed Laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000).
It is described in.

【００３６】なお、シリコンウェハは、溶融処理領域を
起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割
れがシリコンウェハの表面と裏面に到達することによ
り、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面
に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、加
工対象物に力が印加されることにより成長する場合もあ
る。なお、溶融処理領域からシリコンウェハの表面と裏
面に割れが自然に成長するのは、一旦溶融後再固化した
状態となった領域から割れが成長する場合、溶融状態の
領域から割れが成長する場合及び溶融から再固化する状
態の領域から割れが成長する場合のうち少なくともいず
れか一つである。いずれの場合も切断後の切断面は図１
２に示すように内部にのみ溶融処理領域が形成される。
加工対象物の内部に溶融処理領域を形成する場合、割断
時、切断予定ラインから外れた不必要な割れが生じにく
いので、割断制御が容易となる。It should be noted that the silicon wafer is cracked in the cross-section direction starting from the melt processing region, and the crack reaches the front and back surfaces of the silicon wafer, resulting in cutting. The cracks reaching the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously or may grow when a force is applied to the workpiece. The cracks naturally grow on the front and back surfaces of the silicon wafer from the melt processing area when the cracks grow from the area once re-solidified after melting, or when the cracks grow from the melted area. And at least one of the cases where cracks grow from a region in a state of being re-solidified from melting. In each case, the cut surface after cutting is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a melt processing region is formed only inside.
In the case of forming a melt-processed area inside the object to be processed, at the time of cutting, unnecessary cracks deviating from the line to be cut hardly occur, so that the cutting control is facilitated.

【００３７】（３）改質領域が屈折率変化領域の場合 レーザ光を加工対象物（例えばガラス）の内部に集光点
を合わせて、集光点における電界強度が１×１０8（W/c
m2）以上でかつパルス幅が１ns以下の条件で照射する。
パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の
内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱
エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン
価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が
誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上
限値としては、例えば１×１０12（W/cm2）である。パ
ルス幅は例えば１ns以下が好ましく、１ps以下がさらに
好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、
例えば、第４２回レーザ熱加工研究会論文集（１９９７
年．１１月）の第１０５頁〜第１１１頁の「フェムト秒
レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に
記載されている。以上のように本実施形態によれば、改
質領域を多光子吸収により形成している。そして、本実
施形態は加工対象物の厚み方向におけるレーザ光の集光
点の位置を調節することにより、加工対象物の厚み方向
における改質領域の位置を制御している。(3) When the Modified Region is a Refractive Index Change Region The laser beam is focused on the inside of the object to be processed (eg, glass) and the electric field intensity at the focused point is 1 × 10 8 (W / c
Irradiation is performed under the condition of not less than m 2 ) and a pulse width of 1 ns or less.
When the pulse width is extremely short and multi-photon absorption occurs inside the object, the energy due to multi-photon absorption does not convert to heat energy. Alternatively, a permanent structural change such as polarization orientation is induced to form a refractive index change region. The upper limit of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is, for example, preferably 1 ns or less, and more preferably 1 ps or less. The formation of the refractive index change region by multiphoton absorption is
For example, the 42nd Laser Thermal Processing Research Group Transactions (1997)
Year. (November), pp. 105-111, "Formation of Photo-Induced Structure Inside Glass by Femtosecond Laser Irradiation". As described above, according to the present embodiment, the modified region is formed by multiphoton absorption. In the present embodiment, the position of the modified region in the thickness direction of the object is controlled by adjusting the position of the focal point of the laser beam in the thickness direction of the object.

【００３８】この位置制御についてクラック領域を例に
説明する。図１４は、本実施形態に係るレーザ加工方法
を用いて加工対象物１の内部にクラック領域９が形成さ
れた加工対象物１の斜視図である。パルスレーザ光Lの
集光点は加工対象物１のパルスレーザ光Lの表面（入射
面）３を越して加工対象物１の内部に合わされる。そし
て、集光点は加工対象物１の厚み方向において厚みの略
半分の位置に調節されている。これらの条件の下で切断
予定ライン５に沿って加工対象物１にパルスレーザ光L
を照射すると、クラック領域９は切断予定ライン５に沿
って加工対象物１の厚みの半分の位置及びその付近に形
成される。The position control will be described by taking a crack area as an example. FIG. 14 is a perspective view of the processing target 1 in which a crack region 9 is formed inside the processing target 1 using the laser processing method according to the present embodiment. The focal point of the pulse laser light L is adjusted to the inside of the processing object 1 via the surface (incident surface) 3 of the pulse laser light L of the processing object 1. The focal point is adjusted to a position approximately half the thickness in the thickness direction of the processing target 1. Under these conditions, the pulse laser beam L is applied to the workpiece 1 along the line 5 to be cut.
Is irradiated, a crack region 9 is formed along the line 5 to be cut and at a position at and near a half of the thickness of the workpiece 1.

【００３９】図１５は図１４に示す加工対象物１の部分
断面図である。クラック領域９形成後、クラック領域９
から表面３及び裏面２１に向けてクラック９１が自然に
成長している。クラック領域９を加工対象物１の厚み方
向において厚みの半分の位置及びその付近に形成する
と、例えば加工対象物１の厚みが比較的大きい場合、自
然に成長するクラック９１と表面３（裏面２１）との距
離を比較的長くすることができる。よって、加工対象物
１の切断予定ライン５に沿う切断予定箇所はある程度の
強度を保持している。従って、レーザ加工終了後に加工
対象物１の切断工程を行う場合、加工対象物のハンドリ
ングが容易となる。FIG. 15 is a partial sectional view of the object 1 shown in FIG. After the formation of the crack region 9, the crack region 9 is formed.
Cracks 91 grow naturally from the front surface 3 and the back surface 21. When the crack region 9 is formed at and near a half of the thickness in the thickness direction of the processing object 1, for example, when the processing object 1 has a relatively large thickness, the crack 91 grows naturally and the front surface 3 (the back surface 21). Can be made relatively long. Therefore, the portion to be cut along the line to be cut 5 of the workpiece 1 has a certain strength. Therefore, when performing the cutting step of the processing target 1 after the end of the laser processing, handling of the processing target becomes easy.

【００４０】図１６は図１４と同様に本実施形態に係る
レーザ加工方法を用いて形成されたクラック領域９を含
む加工対象物１の斜視図である。図１６に示すクラック
領域９は、パルスレーザ光Lの集光点を加工対象物１の
厚み方向において厚みの半分の位置より表面（入射面）
３に近い位置に調節して形成されたものである。クラッ
ク領域９は加工対象物１の内部中の表面３側に形成され
る。図１７は図１６に示す加工対象物１の部分断面図で
ある。クラック領域９が表面３側に形成されているの
で、自然に成長するクラック９１は表面３又はその近傍
に到達する。よって、切断予定ライン５に沿った割れが
表面３に生じやすいので、加工対象物１を容易に切断す
ることができる。FIG. 16 is a perspective view of the processing object 1 including the crack region 9 formed by using the laser processing method according to the present embodiment, similarly to FIG. In the crack region 9 shown in FIG.
It is formed by adjusting to a position close to 3. The crack region 9 is formed on the surface 3 side inside the object 1. FIG. 17 is a partial sectional view of the object 1 shown in FIG. Since the crack region 9 is formed on the surface 3 side, the crack 91 that grows naturally reaches the surface 3 or its vicinity. Therefore, cracks along the scheduled cutting line 5 are likely to occur on the surface 3, so that the workpiece 1 can be easily cut.

【００４１】特に、加工対象物１の表面３に電子デバイ
スや電極パターンが形成されている場合、クラック領域
９を表面３付近に形成すると、加工対象物１の切断にお
いて電子デバイス等の損傷を防ぐことができる。すなわ
ち、クラック領域９からクラック９１を加工対象物１の
表面３及び裏面２１方向に成長させることにより、加工
対象物１が切断される。クラック９１の自然成長だけで
切断できる場合もあるし、クラック９１の自然成長に加
えて人為的にクラック９１を成長させて切断する場合も
ある。クラック領域９と表面３の距離が比較的長いと、
表面３側においてクラック９１の成長方向のずれが大き
くなる。これにより、クラック９１が電子デバイス等の
形成領域に到達することがあり、この到達により電子デ
バイス等が損傷する。クラック領域９を表面３付近に形
成すると、クラック領域９と表面３の距離が比較的短い
ので、クラック９１の成長方向のずれを小さくできる。
よって、電子デバイス等を損傷させることなく切断が可
能となる。但し、表面３に近すぎる箇所にクラック領域
９を形成するとクラック領域９が表面３に形成される。
このため、クラック領域９そのもののランダムな形状が
表面３に現れ、表面３のチッピングの原因となり、割断
精度が悪くなる。In particular, when an electronic device or an electrode pattern is formed on the surface 3 of the object 1, if the crack region 9 is formed near the surface 3, damage to the electronic device or the like is prevented when the object 1 is cut. be able to. That is, the workpiece 1 is cut by growing the cracks 91 from the crack region 9 in the direction of the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1. In some cases, cutting can be performed only by the natural growth of the crack 91, and in other cases, the crack 91 can be artificially grown and cut in addition to the natural growth of the crack 91. If the distance between the crack region 9 and the surface 3 is relatively long,
The shift in the growth direction of the crack 91 on the front surface 3 side becomes large. As a result, the crack 91 may reach a formation region of the electronic device or the like, and the electronic device or the like is damaged by the arrival. When the crack region 9 is formed in the vicinity of the surface 3, the distance between the crack region 9 and the surface 3 is relatively short, so that the shift of the crack 91 in the growth direction can be reduced.
Therefore, cutting can be performed without damaging the electronic device or the like. However, if the crack region 9 is formed at a location too close to the surface 3, the crack region 9 is formed on the surface 3.
For this reason, a random shape of the crack region 9 itself appears on the surface 3, causing chipping of the surface 3, resulting in poor cutting accuracy.

【００４２】なお、パルスレーザ光Lの集光点を加工対
象物１の厚み方向において厚みの半分の位置より表面３
に遠い位置に調節してクラック領域９を形成することも
できる。この場合、クラック領域９は加工対象物１の内
部中の裏面２１側に形成される。図１８は図１４と同様
に本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて形成された
クラック領域９を含む加工対象物１の斜視図である。図
１８に示すX軸方向のクラック領域９は、パルスレーザ
光Lの集光点を加工対象物１の厚み方向において厚みの
半分の位置より表面（入射面）３から遠い位置に調節し
て形成されたものである。一方、Y軸方向のクラック領
域９は、集光点を厚みの半分の位置より表面３に近い位
置に調節して形成されたものである。X軸方向のクラッ
ク領域９とY軸方向のクラック領域９とは立体交差して
いる。Note that the focal point of the pulse laser beam L is shifted from the position of half the thickness in the thickness direction of the object 1 to the surface 3.
The crack region 9 can be formed by adjusting the position to a position far from In this case, the crack region 9 is formed on the back surface 21 side inside the object 1. FIG. 18 is a perspective view of the processing target 1 including the crack region 9 formed by using the laser processing method according to the present embodiment, similarly to FIG. The crack region 9 in the X-axis direction shown in FIG. 18 is formed by adjusting the focal point of the pulsed laser beam L to a position farther from the surface (incident surface) 3 than a position at half the thickness in the thickness direction of the processing object 1. It was done. On the other hand, the crack region 9 in the Y-axis direction is formed by adjusting the focal point to a position closer to the surface 3 than a position at half the thickness. The crack region 9 in the X-axis direction and the crack region 9 in the Y-axis direction cross three-dimensionally.

【００４３】加工対象物１が例えば半導体ウェハの場
合、X軸方向及びY軸方向にそれぞれクラック領域９を平
行に複数形成する。これにより、半導体ウェハ中にクラ
ック領域９を格子状に形成され、格子状のクラック領域
を起点として個々のチップに分割する。X軸方向のクラ
ック領域９とY軸方向のクラック領域９がともに加工対
象物１の厚さ方向における位置が同じであると、X軸方
向のクラック領域９とY軸方向のクラック領域９とが直
交する箇所が生じる。直交する箇所ではクラック領域９
が重畳するので、X軸方向の切断面とY軸方向の切断面と
を精度よく直交させることが困難となる。これにより、
直交する箇所では加工対象物１の精密な切断が妨げられ
る。When the object 1 is a semiconductor wafer, for example, a plurality of crack regions 9 are formed in parallel in the X-axis direction and the Y-axis direction. As a result, the crack regions 9 are formed in the semiconductor wafer in a lattice shape, and are divided into individual chips starting from the lattice-like crack regions. If both the crack region 9 in the X-axis direction and the crack region 9 in the Y-axis direction have the same position in the thickness direction of the workpiece 1, the crack region 9 in the X-axis direction and the crack region 9 in the Y-axis direction are formed. There are orthogonal locations. The crack area 9 at the orthogonal position
Are superimposed on each other, so that it is difficult to accurately orthogonalize the cut surface in the X-axis direction and the cut surface in the Y-axis direction. This allows
Precise cutting of the processing target 1 is hindered at the orthogonal position.

【００４４】これに対して、図１８に示すように、加工
対象物１の厚み方向において、X軸方向のクラック領域
９の位置とY軸方向のクラック領域９の位置とを異なら
せると、X軸方向のクラック領域９とY軸方向のクラック
領域９とが重畳するのを防ぐことができる。よって、加
工対象物１の精密な切断が可能となる。On the other hand, as shown in FIG. 18, when the position of the crack region 9 in the X-axis direction is different from the position of the crack region 9 in the Y-axis direction in the thickness direction of the workpiece 1, The crack region 9 in the axial direction and the crack region 9 in the Y-axis direction can be prevented from overlapping. Therefore, the workpiece 1 can be cut precisely.

【００４５】なお、X軸方向のクラック領域９及びY軸方
向のクラック領域９のうち後に形成されるクラック領域
９を先に形成されたクラック領域９よりも表面（入射
面）３側に形成するのが好ましい。後に形成されるクラ
ック領域９を先に形成されるクラック領域９よりも裏面
２１側に形成すると、X軸方向の切断面とY軸方向の切断
面とが直交する場所となる箇所において、後に形成され
るクラック領域９形成時に照射されるパルスレーザ光L
が先に形成されたクラック領域９により散乱される。こ
れにより、後に形成されるクラック領域９のうち、上記
直交する場所となる箇所に形成される部分の寸法と他の
箇所に形成される部分の寸法とにばらつきが生じる。よ
って、後に形成されるクラック領域９を均一に形成する
ことができない。The crack region 9 formed after the crack region 9 in the X-axis direction and the crack region 9 in the Y-axis direction is formed closer to the front surface (incident surface) 3 than the crack region 9 formed earlier. Is preferred. If the crack region 9 formed later is formed closer to the back surface 21 than the crack region 9 formed earlier, the crack region 9 formed later is formed at a location where the cut surface in the X-axis direction and the cut surface in the Y-axis direction are orthogonal to each other. Laser light L irradiated when forming the crack region 9 to be formed
Are scattered by the crack region 9 formed earlier. As a result, in the crack region 9 to be formed later, the size of a portion formed in the above-described orthogonal portion and the size of a portion formed in another portion are varied. Therefore, the crack region 9 formed later cannot be formed uniformly.

【００４６】これに対して、後に形成されるクラック領
域９を先に形成されるクラック領域９よりも表面３側に
形成すると、上記直交する場所となる箇所においてパル
スレーザ光Lの散乱が生じないので、後に形成されるク
ラック領域９を均一に形成することができる。On the other hand, if the crack region 9 to be formed later is formed closer to the surface 3 than the crack region 9 to be formed first, scattering of the pulsed laser light L does not occur at the above-mentioned orthogonal position. Therefore, a crack region 9 to be formed later can be formed uniformly.

【００４７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、加工対象物の厚み方向におけるレーザ光の集光点の
位置を調節することにより、加工対象物の厚み方向にお
ける改質領域の位置を制御できる。加工対象物の厚さや
材質等を考慮して集光点の位置を変えることにより、加
工対象物に応じたレーザ加工が可能となる。As described above, according to the present embodiment, by adjusting the position of the focal point of the laser beam in the thickness direction of the object, the position of the modified region in the thickness direction of the object is adjusted. Can control. By changing the position of the focal point in consideration of the thickness, material, and the like of the processing target, laser processing according to the processing target can be performed.

【００４８】なお、改質領域の位置制御ができることに
ついて、クラック領域の場合で説明したが、溶融処理領
域や屈折率変化領域でも同様のことが言える。また、パ
ルスレーザ光について説明したが、連続波レーザ光につ
いても同様のことが言える。次に、本実施形態に係るレ
ーザ加工装置について説明する。図１９はこのレーザ加
工装置１００の概略構成図である。レーザ加工装置１０
０は、レーザ光Lを発生するレーザ光源１０１と、レー
ザ光Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源
１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、レーザ光
Lの反射機能を有しかつレーザ光Lの光軸の向きを９０°
変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３
と、ダイクロイックミラー１０３で反射されたレーザ光
Lを集光する集光用レンズ１０５と、集光用レンズ１０
５で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物１が
載置される載置台１０７と、載置台１０７をX軸方向に
移動させるためのX軸ステージ１０９と、載置台１０７
をX軸方向に直交するY軸方向に移動させるためのY軸ス
テージ１１１と、載置台１０７をX軸及びY軸方向に直交
するZ軸方向に移動させるためのZ軸ステージ１１３と、
これら三つのステージ１０９,１１１,１１３の移動を制
御するステージ制御部１１５と、を備える。The position control of the modified region has been described in the case of the crack region, but the same can be said for the melted region and the refractive index change region. Although the pulse laser beam has been described, the same can be said for a continuous wave laser beam. Next, a laser processing apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 100. Laser processing device 10
0 denotes a laser light source that generates the laser light L, a laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 to adjust the output and the pulse width of the laser light L, and a laser light
It has the function of reflecting L and the direction of the optical axis of laser light L is 90 °
Dichroic mirror 103 arranged to change
And the laser light reflected by the dichroic mirror 103
The condensing lens 105 for condensing L and the condensing lens 10
A mounting table 107 on which the workpiece 1 to be irradiated with the laser light L condensed by 5 is mounted, an X-axis stage 109 for moving the mounting table 107 in the X-axis direction, and a mounting table 107
A Y-axis stage 111 for moving the mounting table 107 in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, and a Z-axis stage 113 for moving the mounting table 107 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions.
And a stage control unit 115 for controlling the movement of these three stages 109, 111, 113.

【００４９】レーザ光源１０１はパルスレーザ光を発生
するNd:YAGレーザである。レーザ光源１０１に用いるこ
とができるレーザとして、この他、Nd:YVO4レーザやNd:
YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。クラック
領域や溶融処理領域を形成する場合、Nd:YAGレーザ、N
d:YVO4レーザ、Nd:YLFレーザを用いるのが好適である。
屈折率変化領域を形成する場合、チタンサファイアレー
ザを用いるのが好適である。集光点PのX(Y)軸方向の移
動は、加工対象物１をX(Y)軸ステージ１０９（１１１）
によりX(Y)軸方向に移動させることにより行う。Z軸方
向は加工対象物１の表面３と直交する方向なので、加工
対象物１に入射するレーザ光Lの焦点深度の方向とな
る。よって、Z軸ステージ１１３をZ軸方向に移動させる
ことにより、加工対象物１の内部にレーザ光Lの集光点P
を合わせることができる。つまり、Z軸ステージ１１３
により加工対象物１の厚み方向における集光点Pの位置
が調節される。これにより、例えば、集光点Pを加工対
象物１の厚み方向において厚みの半分の位置より入射面
（表面３）に近い位置又は遠い位置に調節したり、厚み
の略半分の位置に調節したりすることができる。なお、
集光用レンズ１０５をZ軸方向に移動させることによっ
ても、これらの調節やレーザ光の集光点を加工対象物の
内部に合わせることができる。よって、本発明では加工
対象物１がその厚み方向に移動する場合及び集光用レン
ズ１０５が加工対象物１の厚み方向に移動する場合があ
るので、加工対象物１の厚み方向における加工対象物１
の移動量は相対的移動量や他の相対的移動量としてい
る。The laser light source 101 is an Nd: YAG laser that generates a pulse laser beam. Other lasers that can be used for the laser light source 101 include Nd: YVO 4 laser and Nd:
There are YLF laser and titanium sapphire laser. When forming a crack region or a melt processing region, an Nd: YAG laser, N
It is preferable to use a d: YVO 4 laser and a Nd: YLF laser.
When forming the refractive index change region, it is preferable to use a titanium sapphire laser. The movement of the focal point P in the X (Y) axis direction is performed by moving the workpiece 1 to the X (Y) axis stage 109 (111).
By moving in the X (Y) axis direction. Since the Z-axis direction is a direction orthogonal to the surface 3 of the processing target 1, it is the direction of the depth of focus of the laser light L incident on the processing target 1. Therefore, by moving the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction, the focal point P of the laser light L is
Can be combined. That is, the Z-axis stage 113
As a result, the position of the focal point P in the thickness direction of the processing target 1 is adjusted. Thereby, for example, the focal point P is adjusted to a position closer to or farther from the incident surface (surface 3) than a position of half the thickness in the thickness direction of the processing target 1, or to a position substantially half the thickness. Or you can. In addition,
By moving the condenser lens 105 in the Z-axis direction, these adjustments and the focal point of the laser beam can be adjusted to the inside of the object to be processed. Therefore, in the present invention, since the processing object 1 may move in the thickness direction of the processing object 1 and the condensing lens 105 may move in the thickness direction of the processing object 1, the processing object in the thickness direction of the processing object 1 may be used. 1
Is the relative movement amount or another relative movement amount.

【００５０】ここで、Z軸ステージによる加工対象物の
厚み方向における集光点Pの位置の調節について図２０
及び図２１を用いて説明する。本実施形態では加工対象
物の厚み方向におけるレーザ光の集光点の位置を、加工
対象物の表面（入射面）を基準として加工対象物の内部
の所望の位置に調節している。図２０はレーザ光Lの集
光点Pが加工対象物１の表面３に位置している状態を示
している。図２１に示すように、Z軸ステージを集光用
レンズ１０５に向けてz移動させると、集光点Pは表面３
から加工対象物１の内部に移動する。集光点Pの加工対
象物１の内部における移動量はNzである（Nはレーザ光L
に対する加工対象物１の屈折率である）。よって、レー
ザ光Lに対する加工対象物１の屈折率を考慮してZ軸ステ
ージを移動させることにより、加工対象物１の厚み方向
における集光点Pの位置を制御することができる。つま
り、集光点Pの加工対象物１の厚み方向における所望の
位置を表面（入射面）３から加工対象物１の内部までの
距離（Nz）とする。この距離（Nz）を上記屈折率（N）
で除することにより得られた移動量（z）だけ、加工対
象物１を厚み方向に移動させる。これにより、上記所望
の位置に集光点Pを合わせることができる。レーザ加工
装置１００はさらに、載置台１０７に載置された加工対
象物１を可視光線により照明するために可視光線を発生
する観察用光源１１７と、ダイクロイックミラー１０３
及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された可視
光用のビームスプリッタ１１９と、を備える。ビームス
プリッタ１１９と集光用レンズ１０５との間にダイクロ
イックミラー１０３が配置されている。ビームスプリッ
タ１１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透
過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変
えるように配置されている。観察用光源１１７から発生
した可視光線はビームスプリッタ１１９で約半分が反射
され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー
１０３及び集光用レンズ１０５を透過し、加工対象物１
の切断予定ライン５等を含む表面３を照明する。Here, the adjustment of the position of the focal point P in the thickness direction of the object to be processed by the Z-axis stage is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. In this embodiment, the position of the focal point of the laser beam in the thickness direction of the processing target is adjusted to a desired position inside the processing target with reference to the surface (incident surface) of the processing target. FIG. 20 shows a state in which the focal point P of the laser light L is located on the surface 3 of the processing object 1. As shown in FIG. 21, when the Z-axis stage is moved z toward the condenser lens 105, the focal point P
From the workpiece 1 to the inside of the workpiece 1. The amount of movement of the focal point P inside the object 1 is Nz (where N is the laser light L
Is the refractive index of the object 1 to be processed). Therefore, by moving the Z-axis stage in consideration of the refractive index of the processing target 1 with respect to the laser light L, the position of the focal point P in the thickness direction of the processing target 1 can be controlled. That is, a desired position of the light condensing point P in the thickness direction of the processing target 1 is defined as a distance (Nz) from the surface (incident surface) 3 to the inside of the processing target 1. This distance (Nz) is the refractive index (N)
The workpiece 1 is moved in the thickness direction by the movement amount (z) obtained by dividing by. Thereby, the focal point P can be adjusted to the desired position. The laser processing apparatus 100 further includes an observation light source 117 that generates visible light to illuminate the processing target 1 mounted on the mounting table 107 with visible light, and a dichroic mirror 103.
And a beam splitter 119 for visible light arranged on the same optical axis as the condensing lens 105. The dichroic mirror 103 is arranged between the beam splitter 119 and the condenser lens 105. The beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °. About half of the visible light generated from the observation light source 117 is reflected by the beam splitter 119, and the reflected visible light passes through the dichroic mirror 103 and the condensing lens 105, and
The surface 3 including the line 5 to be cut is illuminated.

【００５１】レーザ加工装置１００はさらに、ビームス
プリッタ１１９、ダイクロイックミラー１０３及び集光
用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された撮像素子１２
１及び結像レンズ１２３を備える。撮像素子１２１とし
ては例えばCCD(charge-coupled device)カメラがある。
切断予定ライン５等を含む表面３を照明した可視光線の
反射光は、集光用レンズ１０５、ダイクロイックミラー
１０３、ビームスプリッタ１１９を透過し、結像レンズ
１２３で結像されて撮像素子１２１で撮像され、撮像デ
ータとなる。The laser processing apparatus 100 further includes an image sensor 12 arranged on the same optical axis as the beam splitter 119, the dichroic mirror 103, and the condenser lens 105.
1 and an imaging lens 123. As the imaging element 121, for example, there is a charge-coupled device (CCD) camera.
The reflected light of visible light illuminating the surface 3 including the line to be cut 5 and the like passes through the condenser lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, is imaged by the imaging lens 123, and is imaged by the image sensor 121. And becomes image pickup data.

【００５２】レーザ加工装置１００はさらに、撮像素子
１２１から出力された撮像データが入力される撮像デー
タ処理部１２５と、レーザ加工装置１００全体を制御す
る全体制御部１２７と、モニタ１２９と、を備える。撮
像データ処理部１２５は、撮像データを基にして観察用
光源１１７で発生した可視光の焦点が表面３上に合わせ
るための焦点データを演算する。この焦点データを基に
してステージ制御部１１５がZ軸ステージ１１３を移動
制御することにより、可視光の焦点が表面３に合うよう
にする。よって、撮像データ処理部１２５はオートフォ
ーカスユニットとして機能する。可視光の焦点が表面３
に位置するZ軸ステージ１１３の位置において、レーザ
光Lの集光点Pも表面３に位置するようにレーザ加工装置
１は調整されている。よって、焦点データは、集光点P
を表面（入射面）３に位置させるのに必要な加工対象物
１の厚み方向における加工対象物１の他の相対的移動量
の一例である。撮像データ処理部１２５は、他の相対的
移動量を演算する機能を有する。また、撮像データ処理
部１２５は、撮像データを基にして表面３の拡大画像等
の画像データを演算する。この画像データは全体制御部
１２７に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニ
タ１２９に送られる。これにより、モニタ１２９に拡大
画像等が表示される。The laser processing apparatus 100 further includes an imaging data processing unit 125 to which the imaging data output from the imaging element 121 is input, an overall control unit 127 for controlling the entire laser processing apparatus 100, and a monitor 129. . The imaging data processing unit 125 calculates focus data for adjusting the focus of the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 3 based on the imaging data. The stage controller 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on the focus data so that the visible light is focused on the surface 3. Therefore, the imaging data processing unit 125 functions as an autofocus unit. Focus on visible light is surface 3
The laser processing apparatus 1 is adjusted so that the focal point P of the laser beam L is also located on the surface 3 at the position of the Z-axis stage 113 located at. Therefore, the focus data is
7 is an example of another relative movement amount of the processing object 1 in the thickness direction of the processing object 1 required to position the processing object 1 on the front surface (incident surface) 3. The imaging data processing unit 125 has a function of calculating another relative movement amount. The imaging data processing unit 125 calculates image data such as an enlarged image of the front surface 3 based on the imaging data. The image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed, and the image data is sent to the monitor 129. As a result, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.

【００５３】全体制御部１２７には、ステージ制御部１
１５からのデータ、撮像データ処理部１２５からの画像
データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光
源制御部１０２、観察用光源１１７及びステージ制御部
１１５を制御することにより、レーザ加工装置１００全
体を制御する。よって、全体制御部１２７はコンピュー
タユニットとして機能する。また、全体制御部１２７
は、図２０及び図２１で説明した移動量（z）のデータ
が入力され、記憶される。つまり、全体制御部１２７
は、加工対象物１の厚み方向における加工対象物の相対
的移動量のデータを記憶する機能を有する。全体制御部
１２７、ステージ制御部１１５及びZ軸ステージ１１３
により、集光用レンズ１０５により集光されたパルスレ
ーザ光の集光点の位置は加工対象物１の厚みの範囲内で
調節される。次に、図１９及び図２２を用いて、本実施
形態に係るレーザ加工方法を説明する。図２２は、この
レーザ加工方法を説明するためのフローチャートであ
る。加工対象物１はシリコンウェハである。The overall control unit 127 includes the stage control unit 1
15 and the image data from the imaging data processing unit 125, and the laser processing apparatus controls the laser light source control unit 102, the observation light source 117, and the stage control unit 115 based on these data. 100 overall control. Therefore, the overall control unit 127 functions as a computer unit. Also, the overall control unit 127
The data of the movement amount (z) described with reference to FIGS. 20 and 21 is input and stored. That is, the overall control unit 127
Has a function of storing data of the relative movement amount of the processing object 1 in the thickness direction of the processing object 1. Overall control unit 127, stage control unit 115, and Z-axis stage 113
As a result, the position of the focal point of the pulse laser beam focused by the focusing lens 105 is adjusted within the range of the thickness of the processing target 1. Next, a laser processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a flowchart for explaining this laser processing method. The processing object 1 is a silicon wafer.

【００５４】まず、加工対象物１の光吸収特性を図示し
ない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づ
いて、加工対象物１に対して透明な波長又は吸収の少な
い波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源１０１を選定
する（S１０１）。次に、加工対象物１の厚さを測定す
る。厚さの測定結果及び加工対象物１の屈折率を基にし
て、加工対象物１のZ軸方向の移動量（z）を決定する
（S１０３）。これは、レーザ光Lの集光点Pが加工対象
物１の内部に位置させるために、加工対象物１の表面３
に位置するレーザ光Lの集光点を基準とした加工対象物
１のZ軸方向の移動量である。つまり、加工対象物１の
厚み方向における集光点Pの位置が決定される。Z軸方向
の移動量（z）は、加工対象物１の厚み方向における加
工対象物の相対的移動量のデータの一例である。集光点
Pの位置は加工対象物１の厚さ、材質、加工の効果（例
えば加工対象物のハンドリング容易、容易に切断でき
る）等を考慮して決定する。この移動量のデータは全体
制御部１２７に入力される。First, the light absorption characteristics of the object 1 are measured by a spectrophotometer (not shown) or the like. Based on the measurement result, a laser light source 101 that generates a laser beam L having a wavelength that is transparent or has a small absorption with respect to the workpiece 1 is selected (S101). Next, the thickness of the workpiece 1 is measured. The movement amount (z) of the processing object 1 in the Z-axis direction is determined based on the thickness measurement result and the refractive index of the processing object 1 (S103). This is because the focal point P of the laser beam L is located inside the object 1, so that the surface 3 of the object 1
Is the amount of movement of the processing target 1 in the Z-axis direction with respect to the focal point of the laser beam L located at. That is, the position of the focal point P in the thickness direction of the workpiece 1 is determined. The movement amount (z) in the Z-axis direction is an example of data of the relative movement amount of the processing target 1 in the thickness direction of the processing target 1. Focus point
The position of P is determined in consideration of the thickness, material, processing effect (for example, easy handling and easy cutting of the processing object 1) of the processing object 1, and the like. The data of the movement amount is input to the overall control unit 127.

【００５５】加工対象物１をレーザ加工装置１００の載
置台１０７に載置する。そして、観察用光源１１７から
可視光を発生させて加工対象物１を照明する（S１０
５）。照明された切断予定ライン５を含む加工対象物１
の表面３を撮像素子１２１により撮像する。この撮像デ
ータは撮像データ処理部１２５に送られる。この撮像デ
ータに基づいて撮像データ処理部１２５は観察用光源１
１７の可視光の焦点が表面３に位置するような焦点デー
タを演算する（S１０７）。この焦点データは、加工対
象物１のZ軸方向における他の相対的移動量のデータで
ある。The workpiece 1 is mounted on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100. Then, the processing target 1 is illuminated by generating visible light from the observation light source 117 (S10).
5). Workpiece 1 including illuminated scheduled cutting line 5
Is imaged by the image sensor 121. This imaging data is sent to the imaging data processing unit 125. On the basis of the image data, the image data processor 125 sets the observation light source 1
The focus data is calculated such that the focus of the visible light 17 is located on the surface 3 (S107). The focus data is data of another relative movement amount of the workpiece 1 in the Z-axis direction.

【００５６】この焦点データはステージ制御部１１５に
送られる。ステージ制御部１１５は、この焦点データを
基にしてZ軸ステージ１１３をZ軸方向の移動させる（S
１０９）。これにより、観察用光源１１７の可視光の焦
点が表面３に位置する。Z軸ステージ１１３のこの位置
において、パルスレーザ光Lの集光点Pは表面３に位置す
ることになる。なお、撮像データ処理部１２５は撮像デ
ータに基づいて、切断予定ライン５を含む加工対象物１
の表面３の拡大画像データを演算する。この拡大画像デ
ータは全体制御部１２７を介してモニタ１２９に送ら
れ、これによりモニタ１２９に切断予定ライン５付近の
拡大画像が表示される。This focus data is sent to the stage control unit 115. The stage control unit 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S
109). Thereby, the focus of the visible light of the observation light source 117 is located on the surface 3. At this position of the Z-axis stage 113, the focal point P of the pulsed laser light L is located on the front surface 3. In addition, the imaging data processing unit 125 processes the processing target 1 including the planned cutting line 5 based on the imaging data.
The enlarged image data of the surface 3 is calculated. The enlarged image data is sent to the monitor 129 via the overall control unit 127, and the enlarged image near the cut line 5 is displayed on the monitor 129.

【００５７】全体制御部１２７には予めステップS１０
３で決定された相対的移動量データが入力されており、
この移動量データがステージ制御部１１５に送られる。
ステージ制御部１１５はこの移動量データに基づいて、
レーザ光Lの集光点Pが加工対象物１の内部となる位置
に、Z軸ステージ１１３により加工対象物１をZ軸方向に
移動させる（S１１１）。次に、レーザ光源１０１から
レーザ光Lを発生させて、レーザ光Lを加工対象物１の表
面３の切断予定ライン５に照射する。レーザ光Lの集光
点Pは加工対象物１の内部に位置しているので、溶融処
理領域は加工対象物１の内部にのみ形成される。そし
て、切断予定ライン５に沿うようにX軸ステージ１０９
やY軸ステージ１１１を移動させて、溶融処理領域を切
断予定ライン５に沿うように加工対象物１の内部に形成
する（S１１３）。そして、加工対象物１を切断予定ラ
イン５に沿って曲げることにより、加工対象物１を切断
する（S１１５）。これにより、加工対象物１をシリコ
ンチップに分割する。Step S10 is performed in advance by the overall control unit 127.
The relative movement amount data determined in 3 is input,
This movement amount data is sent to the stage control unit 115.
The stage control unit 115 determines, based on the movement amount data,
The object 1 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis stage 113 to a position where the focal point P of the laser light L is inside the object 1 (S111). Next, a laser light L is generated from the laser light source 101, and the laser light L is applied to the line 5 to be cut on the surface 3 of the workpiece 1. Since the focal point P of the laser beam L is located inside the processing target 1, the melt processing region is formed only inside the processing target 1. Then, the X-axis stage 109 is moved along the line 5 to be cut.
The Y-axis stage 111 is moved to form a melt processing area inside the processing target object 1 along the planned cutting line 5 (S113). Then, the object 1 is cut by bending the object 1 along the line 5 to be cut (S115). As a result, the workpiece 1 is divided into silicon chips.

【００５８】本実施形態の効果を説明する。本実施形態
によれば多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物
１の内部に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断
予定ライン５に照射している。そして、X軸ステージ１
０９やY軸ステージ１１１を移動させることにより、集
光点Pを切断予定ライン５に沿って移動させている。こ
れにより、改質領域（例えばクラック領域、溶融処理領
域、屈折率変化領域）を切断予定ライン５に沿うように
加工対象物１の内部に形成している。加工対象物の切断
する箇所に何らかの起点があると、加工対象物を比較的
小さな力で割って切断することができる。よって、改質
領域を起点として切断予定ライン５に沿って加工対象物
１を割ることにより、比較的小さな力で加工対象物１を
切断することができる。これにより、加工対象物１の表
面３に切断予定ライン５から外れた不必要な割れを発生
させることなく加工対象物１を切断することができる。The effect of this embodiment will be described. According to the present embodiment, the pulse laser beam L is applied to the line 5 to be cut under the condition that multiphoton absorption occurs and the focusing point P is set inside the object 1 to be processed. And X axis stage 1
09 and the Y-axis stage 111 are moved to move the focal point P along the line 5 to be cut. As a result, a modified region (for example, a crack region, a melt processing region, a refractive index change region) is formed inside the processing target object 1 along the line 5 to be cut. If there is any starting point at the cutting position of the object, the object can be cut by relatively small force. Therefore, the work 1 can be cut with a relatively small force by breaking the work 1 along the scheduled cutting line 5 with the modified region as a starting point. Thereby, the object 1 can be cut without generating unnecessary cracks off the cutting line 5 on the surface 3 of the object 1.

【００５９】また、本実施形態によれば、加工対象物１
に多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物１の内
部に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ラ
イン５に照射している。よって、パルスレーザ光Lは加
工対象物１を透過し、加工対象物１の表面３ではパルス
レーザ光Lがほとんど吸収されないので、改質領域形成
が原因で表面３が溶融等のダメージを受けることはな
い。According to the present embodiment, the object to be processed 1
The pulse laser beam L is applied to the line 5 to be cut under the condition that multi-photon absorption occurs and the focal point P is set inside the object 1 to be processed. Therefore, the pulse laser beam L is transmitted through the object 1 and the pulse laser beam L is hardly absorbed on the surface 3 of the object 1. Therefore, the surface 3 may be damaged such as melting due to the formation of the modified region. There is no.

【００６０】以上説明したように本実施形態によれば、
加工対象物１の表面３に切断予定ライン５から外れた不
必要な割れや溶融が生じることなく、加工対象物１を切
断することができる。よって、加工対象物１が例えば半
導体ウェハの場合、半導体チップに切断予定ラインから
外れた不必要な割れや溶融が生じることなく、半導体チ
ップを半導体ウェハから切り出すことができる。表面に
電極パターンが形成されている加工対象物や、圧電素子
ウェハや液晶等の表示装置が形成されたガラス基板のよ
うに表面に電子デバイスが形成されている加工対象物に
ついても同様である。よって、本実施形態によれば、加
工対象物を切断することにより作製される製品（例えば
半導体チップ、圧電デバイスチップ、液晶等の表示装
置）の歩留まりを向上させることができる。As described above, according to the present embodiment,
The processing object 1 can be cut without causing unnecessary cracks or melting off the cutting line 5 on the surface 3 of the processing object 1. Therefore, when the processing target 1 is, for example, a semiconductor wafer, the semiconductor chip can be cut out of the semiconductor wafer without causing unnecessary cracks or melting of the semiconductor chip off the line to be cut. The same applies to a processing object having an electrode pattern formed on the surface, or a processing object having an electronic device formed on the surface, such as a glass substrate on which a display device such as a piezoelectric element wafer or a liquid crystal is formed. Therefore, according to the present embodiment, the yield of products (for example, display devices such as semiconductor chips, piezoelectric device chips, and liquid crystals) manufactured by cutting a processing target can be improved.

【００６１】また、本実施形態によれば、加工対象物１
の表面３の切断予定ライン５は溶融しないので、切断予
定ライン５の幅（この幅は、例えば半導体ウェハの場
合、半導体チップとなる領域同士の間隔である。）を小
さくできる。これにより、一枚の加工対象物１から作製
される製品の数が増え、製品の生産性を向上させること
ができる。According to the present embodiment, the object to be processed 1
Since the line 5 to be cut on the surface 3 does not melt, the width of the line 5 to be cut (for example, in the case of a semiconductor wafer, is the interval between regions to be semiconductor chips) can be reduced. Thereby, the number of products manufactured from one processing target object 1 increases, and the productivity of the products can be improved.

【００６２】また、本実施形態によれば、加工対象物１
の切断加工にレーザ光を用いるので、ダイヤモンドカッ
タを用いたダイシングよりも複雑な加工が可能となる。
例えば、図２３に示すように切断予定ライン５が複雑な
形状であっても、本実施形態によれば切断加工が可能と
なる。また、本実施形態によれば、加工対象物１の厚み
方向における集光点Pの位置を調節して加工対象物１に
パルスレーザ光Lを照射して改質領域を形成している。
これにより、加工対象物１の厚み方向における改質領域
の位置を制御することができる。よって、加工対象物１
の材質、厚さ、加工の効果等に応じて加工対象物１の厚
み方向における改質領域の位置を変えることにより、加
工対象物１に応じた切断加工が可能となる。According to the present embodiment, the object to be processed 1
Since a laser beam is used for the cutting process, more complicated processing can be performed than dicing using a diamond cutter.
For example, as shown in FIG. 23, according to the present embodiment, cutting can be performed even if the line 5 to be cut has a complicated shape. Further, according to the present embodiment, the position of the focal point P in the thickness direction of the processing target 1 is adjusted to irradiate the processing target 1 with the pulse laser beam L to form the modified region.
Thereby, the position of the modified region in the thickness direction of the workpiece 1 can be controlled. Therefore, the processing target 1
By changing the position of the modified region in the thickness direction of the processing target 1 according to the material, thickness, processing effect, and the like of the processing target 1, cutting processing according to the processing target 1 can be performed.

【００６３】[0063]

【発明の効果】本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ
加工装置によれば、加工対象物の表面に溶融や切断予定
ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を
切断することができる。よって、加工対象物を切断する
ことにより作製される製品（例えば、半導体チップ、圧
電デバイスチップ、液晶等の表示装置）の歩留まりや生
産性を向上させることができる。According to the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention, the object can be cut without melting or cracking off the cutting line on the surface of the object. Therefore, the yield and productivity of a product (for example, a display device such as a semiconductor chip, a piezoelectric device chip, or a liquid crystal) manufactured by cutting an object to be processed can be improved.

【００６４】また、本発明に係るレーザ加工方法及びレ
ーザ加工装置によれば、改質領域を加工対象物の内部中
の表面側又は裏面側に形成できる。これにより容易に加
工対象物を切断することができるので、効率のよい切断
が可能となる。Further, according to the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention, the modified region can be formed on the front side or the back side inside the object to be processed. As a result, the object to be processed can be easily cut, so that efficient cutting can be performed.

【００６５】また、本発明に係るレーザ加工方法及びレ
ーザ加工装置によれば、改質領域と他の改質領域とを立
体交差するように形成できる。よって、切断面どうしの
交差場所となる箇所で改質領域と他の改質領域とが重畳
しないので、交差場所となる箇所の切断精度の低下を防
ぐことができる。これにより、精度のよい切断が可能と
なる。Further, according to the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention, the modified region and the other modified region can be formed so as to three-dimensionally intersect. Therefore, since the modified region and the other modified region do not overlap each other at the intersection between the cut surfaces, it is possible to prevent a decrease in cutting accuracy at the intersection. This enables accurate cutting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本実施形態に係るレーザ加工方法によってレー
ザ加工中の加工対象物の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an object to be processed during laser processing by a laser processing method according to an embodiment.

【図２】図１に示す加工対象物のII−II線に沿った断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the object illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II.

【図３】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ
加工後の加工対象物の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a processing target after laser processing by the laser processing method according to the embodiment.

【図４】図３に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面
図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the object shown in FIG. 3, taken along line IV-IV.

【図５】図３に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図
である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the processing target object shown in FIG. 3 taken along line VV.

【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法によって切断
された加工対象物の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a processing object cut by the laser processing method according to the embodiment.

【図７】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界
強度とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a relationship between electric field intensity and crack size in the laser processing method according to the embodiment.

【図８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１工程に
おける加工対象物の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of an object to be processed in a first step of the laser processing method according to the embodiment.

【図９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２工程に
おける加工対象物の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a processing target in a second step of the laser processing method according to the embodiment.

【図１０】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３工程
における加工対象物の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of an object to be processed in a third step of the laser processing method according to the embodiment.

【図１１】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４工程
における加工対象物の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of an object to be processed in a fourth step of the laser processing method according to the embodiment.

【図１２】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断
されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表し
た図である。FIG. 12 is a diagram showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser processing method according to the embodiment.

【図１３】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレ
ーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を
示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside a silicon substrate in the laser processing method according to the present embodiment.

【図１４】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加
工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物
の一例の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of an example of a processing object in which a crack region is formed inside the processing object using the laser processing method according to the present embodiment.

【図１５】図１４に示す加工対象物の部分断面図であ
る。FIG. 15 is a partial sectional view of the object shown in FIG. 14;

【図１６】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加
工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物
の他の例の斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of another example of the processing object in which a crack region is formed inside the processing object using the laser processing method according to the present embodiment.

【図１７】図１６に示す加工対象物の部分断面図であ
る。17 is a partial cross-sectional view of the object shown in FIG.

【図１８】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加
工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物
のさらに他の例の斜視図である。FIG. 18 is a perspective view of still another example of the processing object in which a crack region is formed inside the processing object using the laser processing method according to the present embodiment.

【図１９】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成
図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment.

【図２０】レーザ光の集光点が加工対象物の表面上に位
置している状態を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a state in which a focal point of a laser beam is located on the surface of a processing object.

【図２１】レーザ光の集光点が加工対象物の内部に位置
している状態を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which a focal point of a laser beam is located inside a processing target object.

【図２２】本実施形態に係るレーザ加工方法を説明する
ためのフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart illustrating a laser processing method according to the embodiment.

【図２３】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断
可能なパターンを説明するための加工対象物の平面図で
ある。FIG. 23 is a plan view of a processing object for explaining a pattern that can be cut by the laser processing method according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・加工対象物、３・・・表面、５・・・切断予定
ライン、７・・・改質領域、９・・・クラック領域、１
１・・・シリコンウェハ、１３・・・溶融処理領域、１
００・・・レーザ加工装置、１０１・・・レーザ光源、
１０５・・・集光用レンズ、１０９・・・X軸ステー
ジ、１１１・・・Y軸ステージ、１１３・・・Z軸ステー
ジ、P・・・集光点DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing object, 3 ... Surface, 5 ... Cut line, 7 ... Modification area, 9 ... Crack area, 1
1 ... silicon wafer, 13 ... melt processing area, 1
00: laser processing device, 101: laser light source,
105: Condensing lens, 109: X-axis stage, 111: Y-axis stage, 113: Z-axis stage, P: Focus point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｈ０１Ｌ 21/78 Ｂ (72)発明者 内山 直己 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 和久田 敏光 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 3C069 AA01 BA08 BC01 CA05 CA06 CA11 EA01 EA02 4E068 AE00 CA02 CA03 CA11 DA10 DB13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B23K 101: 40 H01L 21/78 B (72) Inventor Naoki Uchiyama 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1 Hamamatsu In Photonics Co., Ltd. (72) Inventor Toshimitsu Wakuda 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1 Hamamatsu Photonics Co., Ltd. F-term (reference)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 レーザ光の集光点を加工対象物のレーザ
光の入射面を越して前記加工対象物の内部に合わせかつ
前記加工対象物の厚み方向において厚みの半分の位置よ
り前記入射面に近い位置又は遠い位置に調節して、前記
加工対象物にレーザ光を照射することにより、前記加工
対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部
に多光子吸収による改質領域を形成する工程を備える、
レーザ加工方法。1. A laser beam converging point is set inside the processing object beyond a laser light incident surface of the processing object, and the incident surface is positioned at a position of half the thickness in the thickness direction of the processing object. By adjusting to a position close to or far from, and irradiating the processing object with a laser beam, a modified region by multiphoton absorption inside the processing object along a line to cut the processing object. Comprising a step of forming
Laser processing method. 【請求項２】 前記入射面には電子デバイス及び電極パ
ターンのうち少なくとも一方が形成されており、 前記加工対象物に照射されるレーザ光の集光点は前記厚
み方向において前記厚みの半分の位置より前記入射面に
近い位置に調節される、請求項１記載のレーザ加工方
法。2. An incident surface on which at least one of an electronic device and an electrode pattern is formed, wherein a focal point of a laser beam applied to the object to be processed is positioned at a half of the thickness in the thickness direction. The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is adjusted to a position closer to the incident surface. 【請求項３】 レーザ光の集光点を加工対象物の内部に
合わせて前記加工対象物にレーザ光を照射することによ
り、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工
対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成する第
１工程と、 前記第１工程後、レーザ光の集光点を前記加工対象物の
厚み方向において前記第１工程におけるレーザ光の集光
位置と異なる位置に前記加工対象物の内部に合わせて前
記加工対象物にレーザ光を照射することにより、前記加
工対象物の他の切断予定ラインに沿って前記加工対象物
の内部に多光子吸収による他の改質領域を前記改質領域
と立体交差するように形成する第２工程と、 を備える、レーザ加工方法。3. The processing object is irradiated with laser light by adjusting the focal point of the laser light to the inside of the processing object, so that the inside of the processing object is cut along a line to cut the processing object. A first step of forming a modified region by multiphoton absorption, and after the first step, a focal point of the laser beam is different from a focal position of the laser beam in the first step in a thickness direction of the workpiece. By irradiating the processing object with laser light in accordance with the position of the inside of the processing object, another multi-photon absorption inside the processing object along another cutting line of the processing object. A second step of forming the modified region so as to three-dimensionally cross the modified region. 【請求項４】 前記他の改質領域を前記改質領域よりも
前記加工対象物のレーザ光の入射面側に形成する、請求
項３記載のレーザ加工方法。4. The laser processing method according to claim 3, wherein the other modified region is formed closer to the laser light incident surface of the processing target than the modified region. 【請求項５】 前記加工対象物にレーザ光を照射する条
件を、レーザ光の集光点におけるピークパワー密度が１
×１０8（W/cm2）以上であってパルス幅が１μs以下と
することにより、前記内部にクラック領域を含む前記改
質領域を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載のレ
ーザ加工方法。5. A condition for irradiating a laser beam to the object to be processed is set so that a peak power density at a focal point of the laser beam is 1
The laser according to any one of claims 1 to 4, wherein the modified region including a crack region is formed in the inside thereof by setting the pulse width to 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and 1 μs or less. Processing method. 【請求項６】 前記加工対象物にレーザ光を照射する条
件を、レーザ光の集光点におけるピークパワー密度が１
×１０8（W/cm2）以上であってパルス幅が１μs以下と
することにより、前記内部に溶融処理領域を含む前記改
質領域を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載のレ
ーザ加工方法。6. A condition for irradiating a laser beam to the object to be processed is such that a peak power density at a focal point of the laser beam is one.
5. The modified region according to claim 1, wherein the modified region including the melt-processed region is formed therein by setting the pulse width to 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and 1 μs or less. 6. Laser processing method. 【請求項７】 前記加工対象物にレーザ光を照射する条
件を、レーザ光の集光点におけるピークパワー密度が１
×１０8（W/cm2）以上であってパルス幅が１ns以下とす
ることにより、前記内部に屈折率が変化した領域である
屈折率変化領域を含む前記改質領域を形成する、請求項
１〜４のいずれかに記載のレーザ加工方法。7. A condition for irradiating a laser beam to the object to be processed is such that a peak power density at a laser beam converging point is one.
The modified region including a refractive index change region, which is a region where the refractive index has changed, is formed in the inside by setting the pulse width to 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width to 1 ns or less. The laser processing method according to any one of claims 1 to 4. 【請求項８】 前記加工対象物に照射されるレーザ光の
集光点の前記厚み方向における位置の調節は、 前記加工対象物に照射されるレーザ光の集光点の前記厚
み方向における所望の位置を前記入射面から前記内部ま
での距離とし、前記距離を前記加工対象物に照射される
レーザ光に対する前記加工対象物の屈折率で除すること
により、前記厚み方向における前記加工対象物の相対的
移動量のデータを演算する演算工程と、 前記加工対象物に照射されるレーザ光の集光点を前記入
射面に位置させるのに必要な前記厚み方向における前記
加工対象物の他の相対的移動量のデータを演算する他の
演算工程と、 前記他の相対的移動量のデータに基づいて前記加工対象
物を前記厚み方向に相対的に移動させる移動工程と、 前記移動工程後、前記相対的移動量のデータに基づいて
前記加工対象物を前記厚み方向に相対的に移動させる他
の移動工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ加工方
法。8. Adjustment of the position in the thickness direction of the focal point of the laser beam applied to the processing object may be performed by adjusting the position of the focal point of the laser beam applied to the processing object in the thickness direction. A position is defined as a distance from the incident surface to the inside, and the distance is divided by a refractive index of the processing object with respect to a laser beam applied to the processing object, so that a relative position of the processing object in the thickness direction is obtained. Calculating the data of the target movement amount, and the other relative position of the processing object in the thickness direction necessary to position the focal point of the laser beam irradiated on the processing object on the incident surface. Another operation step of calculating data of a movement amount; a movement step of relatively moving the workpiece in the thickness direction based on the data of the other relative movement amount; Target Including with other moving step of relatively moving the workpiece in the thickness direction based on the rotation amount of data, the laser processing method according to any one of claims 1 to 7. 【請求項９】 パルス幅が１μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光手段と、 加工対象物の切断予定ラインに沿って前記集光手段によ
り集光されたパルスレーザ光の集光点を相対的に移動さ
せる移動手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を前記加工対象物の内部の所望の位置に合わせるための
前記厚み方向における前記加工対象物の相対的移動量の
データであり、 前記所望の位置を前記レーザ光源から出射されたパルス
レーザ光が前記加工対象物に入射する入射面から前記内
部までの距離とし、前記距離を前記レーザ光源から出射
されるパルスレーザ光に対する前記加工対象物の屈折率
で除することにより得られた前記相対的移動量のデータ
を記憶する記憶手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を前記入射面に合わせるのに必要な前記厚み方向におけ
る前記加工対象物の他の相対的移動量のデータを演算す
る演算手段と、 前記記憶手段により記憶された前記相対的移動量のデー
タ及び前記演算手段により演算された前記他の相対的移
動量のデータに基づいて前記加工対象物を前記厚み方向
に相対的に移動させる他の移動手段と、 を備えるレーザ加工装置。9. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). A focusing means for focusing the pulsed laser light as described above, and a movement for relatively moving the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing means along a line to cut the object to be processed. Means, and data of a relative movement amount of the processing object in the thickness direction for adjusting a focal point of the pulsed laser light focused by the focusing means to a desired position inside the processing object. Wherein the desired position is a distance from the incident surface where the pulsed laser light emitted from the laser light source is incident on the object to the inside, and the distance is a pulsed laser light emitted from the laser light source. Storage means for storing data of the relative movement amount obtained by dividing by the refractive index of the object to be processed; and a light-receiving point of the pulse laser light collected by the light-collecting means. Calculating means for calculating data of another relative movement amount of the object in the thickness direction necessary to match the relative movement amount data calculated by the relative movement amount data stored by the storage means; And another moving means for relatively moving the object to be processed in the thickness direction based on the data of the other relative movement amount obtained. 【請求項１０】 パルス幅が１μs以下のパルスレーザ
光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
の位置を前記加工対象物の厚みの範囲内で調節する手段
と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備えるレーザ加工装置。10. A laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). Focusing means for focusing the pulsed laser light as described above; means for adjusting the focusing point of the pulsed laser light focused by the focusing means to the inside of the processing object; and focusing by the focusing means. Means for adjusting the position of the focal point of the emitted pulsed laser light within the range of the thickness of the object to be processed, and relatively the focal point of the pulsed laser light along a line to be cut of the object to be processed. A laser processing apparatus comprising: a moving means for moving;
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