JP2003001469A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JP2003001469A JP2003001469A JP2002097184A JP2002097184A JP2003001469A JP 2003001469 A JP2003001469 A JP 2003001469A JP 2002097184 A JP2002097184 A JP 2002097184A JP 2002097184 A JP2002097184 A JP 2002097184A JP 2003001469 A JP2003001469 A JP 2003001469A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- laser beam
- laser
- distance
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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
ことができるレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 レーザ加工装置１００は、パルス幅が１
μs以下のレーザ光Ｌを出射するレーザ光源１０１と、
入力に基づきレーザ光の繰り返し周波数の大きさを調節
する周波数調節手段１０２と、レーザ光の集光点のピー
クパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上になるようレー
ザ光を集光する集光手段１０５と、該集光点を加工対象
物１の内部に合わせる手段１１３と、切断予定ライン５
に沿って該集光点を相対的に移動させる移動手段１０
９、１１１と、入力に基づき該集光点の相対的移動速度
の大きさを調節する速度調節手段１１５と、周波数及び
速度の大きさとに基づき隣り合う改質スポット間の距離
を演算する距離演算手段１２７と、該距離を表示する距
離表示手段１２９とを備える。
ら外れた割れが生じることなく、加工対象物を切断する
ことができるレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 レーザ加工装置１００は、パルス幅が１
μs以下のレーザ光Ｌを出射するレーザ光源１０１と、
入力に基づきレーザ光の繰り返し周波数の大きさを調節
する周波数調節手段１０２と、レーザ光の集光点のピー
クパワー密度が１×１０8（W/cm2）以上になるようレー
ザ光を集光する集光手段１０５と、該集光点を加工対象
物１の内部に合わせる手段１１３と、切断予定ライン５
に沿って該集光点を相対的に移動させる移動手段１０
９、１１１と、入力に基づき該集光点の相対的移動速度
の大きさを調節する速度調節手段１１５と、周波数及び
速度の大きさとに基づき隣り合う改質スポット間の距離
を演算する距離演算手段１２７と、該距離を表示する距
離表示手段１２９とを備える。
Description
【発明の詳細な説明】
【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
されるレーザ加工装置に関する。 【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。 【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。 【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。 【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
いレーザ加工装置を提供することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】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、周波数の大きさの入力に基づいてレ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光の繰り返し周波
数の大きさを調節する周波数調節手段と、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、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、速度の
大きさの入力に基づいて移動手段によるパルスレーザ光
の集光点の相対的移動速度の大きさを調節する速度調節
手段と、を備え、加工対象物の内部に集光点を合わせて
１パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射すること
により、加工対象物の内部に１つの改質スポットが形成
され、加工対象物の内部に集光点を合わせかつ切断予定
ラインに沿って集光点を相対的に移動させて、複数パル
スのパルスレーザ光を加工対象物に照射することによ
り、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に複数の
改質スポットが形成され、入力された周波数の大きさと
速度の大きさとに基づいて隣り合う改質スポット間の距
離を演算する距離演算手段と、距離演算手段により演算
された距離を表示する距離表示手段と、を備えることを
特徴とする。 【０００７】本発明に係るレーザ加工装置によれば、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
るレーザ加工装置によれば、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。 【０００８】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
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。 【０００９】また、本発明者によれば、パルスレーザ光
の集光点の相対的移動速度が一定の場合、パルスレーザ
光の繰り返し周波数を小さくすると、１パルスのパルス
レーザ光で形成される改質部分（改質スポットという）
と次の１パルスのパルスレーザ光で形成される改質スポ
ットとの距離が大きくなるように制御できることが分か
った。逆に、パルスレーザ光の繰り返し周波数を大きく
するとこの距離が小さくなるように制御できることが分
かった。なお、本明細書ではこの距離を隣り合う改質ス
ポット間の距離又はピッチと表現する。 【００１０】よって、パルスレーザ光の繰り返し周波数
を大きく又は小さくする調節を行うことにより、隣り合
う改質スポット間の距離を制御できる。加工対象物の種
類や厚さ等に応じてこの距離を変えることにより、加工
対象物に応じた切断加工が可能となる。なお、切断予定
ラインに沿って加工対象物の内部に複数の改質スポット
が形成されることにより改質領域が規定される。 【００１１】本発明者によれば、パルスレーザ光の繰り
返し周波数が一定の場合、パルスレーザ光の集光点の相
対的移動速度を小さくすると、隣り合う改質スポット間
の距離が小さくなるように制御でき、逆にパルスレーザ
光の集光点の相対的移動速度を大きくすると隣り合う改
質スポット間の距離が大きくなるように制御できること
が分かった。よって、パルスレーザ光の集光点の相対的
移動速度を大きく又は小さくする調節を行うことによ
り、隣り合う改質スポット間の距離を制御できる。従っ
て、加工対象物の種類や厚さ等に応じてこの距離を変え
ることにより、加工対象物に応じた切断加工が可能とな
る。なお、パルスレーザ光の集光点の相対的移動とは、
パルスレーザ光の集光点を固定して加工対象物を移動さ
せてもよいし、加工対象物を固定してパルスレーザ光の
集光点を移動させてもよいし、両方を移動させてもよ
い。 【００１２】このように、本発明に係るレーザ加工装置
によれば、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさ及
びパルスレーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさの
両方を調節することにより、隣り合う改質スポット間の
距離を制御できる。これらの調節を組み合わせることに
より、この距離について制御できる大きさの種類を増や
すことが可能となる。 【００１３】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、入力された周波数及び速度の大きさに基づいて隣り
合う改質スポット間の距離を演算し、演算された距離を
表示している。よって、レーザ加工装置に入力された周
波数及び速度の大きさに基づいて形成される改質スポッ
トについて、レーザ加工前に隣り合う改質スポット間の
距離を知ることができる。 【００１４】 【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。 【００１５】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。 【００１６】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。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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。 【００２０】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、厚さ方向に改質領域が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。 【００２１】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。 【００２２】（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 レーザ光を加工対象物（例えばガラスや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/cm2）以上でかつパルス幅が１
μs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〜２
００ns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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】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。 【００２６】（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、溶融処理領域は一
旦溶融後再固化した領域であり、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/cm2）である。パルス幅は例えば１ns〜
２００nsが好ましい。 【００２７】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。 【００２８】（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 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。 【００２９】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。 【００３０】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。 【００３１】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。 【００３２】（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。 【００３３】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、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさやパル
スレーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさを調節す
ることにより、１パルスのパルスレーザ光で形成される
改質スポットと次の１パルスのパルスレーザ光で形成さ
れる改質スポットとの距離を制御している。つまり隣り
合う改質スポット間の距離を制御している。以下この距
離をピッチpとして説明をする。ピッチpの制御について
クラック領域を例に説明する。 【００３４】パルスレーザ光の繰り返し周波数をf（H
z）、加工対象物のX軸ステージ又はY軸ステージの移動
速度をv（mm/sec）とする。これらのステージの移動速
度はパルスレーザ光の集光点の相対的移動の速度の一例
である。パルスレーザ光の１ショットで形成されるクラ
ック部分をクラックスポットという。よって、切断予定
ライン５の単位長さあたりに形成されるクラックスポッ
トの数nは、以下の通りである。 n＝f/v 単位長さあたりに形成されるクラックスポットの数nの
逆数がピッチpに相当する。 p＝１/n 【００３５】よって、パルスレーザ光の繰り返し周波数
の大きさ及びパルスレーザ光の集光点の相対的移動速度
の大きさのうち少なくともいずれかを調節すれば、ピッ
チpを制御することができる。すなわち、繰り返し周波
数をf（Hz）を大きくすることやステージの移動速度をv
（mm/sec）を小さくすることにより、ピッチpを小さく
制御できる。逆に、繰り返し周波数をf（Hz）を小さく
することやステージの移動速度をv（mm/sec）を大きく
することにより、ピッチpを大きく制御できる。 【００３６】ところで、ピッチpと切断予定ライン５方
向におけるクラックスポットの寸法dとの関係は図１４
〜図１６に示す三通りがある。図１４〜図１６は、本実
施形態に係るレーザ加工によりクラック領域が形成され
た加工対象物の切断予定ライン５に沿った部分の平面図
である。クラックスポット９０は１パルスのパルスレー
ザ光で形成される。複数のクラックスポット９０が切断
予定ライン５に沿って並ぶように形成されることによ
り、クラック領域９が形成される。 【００３７】図１４は、ピッチpが寸法dより大きい場合
を示している。クラック領域９は切断予定ライン５に沿
って加工対象物の内部に断続的に形成されている。図１
５は、ピッチpが寸法dと略等しい場合を示している。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の
内部に連続に形成されている。図１６は、ピッチpが寸
法dより小さい場合を示している。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の内部に連続的に形
成されている。 【００３８】図１４によれば、クラック領域９が切断予
定ライン５に沿って連続していないので、切断予定ライ
ン５の箇所はある程度の強度を保持している。よって、
レーザ加工終了後に加工対象物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。図１５及び図
１６によれば、クラック領域９が切断予定ライン５に沿
って連続的に形成されているので、クラック領域９を起
点とした加工対象物の切断が容易となる。 【００３９】図１４によればピッチpが寸法dより大きく
されており、図１５によればピッチpを寸法dと略等しく
されているので、パルスレーザ光の照射により多光子吸
収の生じる領域が既に形成されたクラックスポット９０
と重なるのを防止できる。この結果、クラックスポット
の寸法のばらつきを小さくすることができる。すなわ
ち、本発明者によれば、パルスレーザ光の照射により多
光子吸収の生じる領域が既に形成されたクラックスポッ
ト９０と重なると、この領域に形成されるクラックスポ
ット９０の寸法のばらつきが大きくなる、ことが分かっ
た。クラックスポット９０の寸法のばらつきが大きくな
ると、加工対象物を切断予定ラインに沿って精密に切断
するのが困難となり、また、切断面の平坦性も悪くな
る。図１４及び図１５によれば、クラックスポットの寸
法のばらつきを小さくできるので、切断予定ラインに沿
って加工対象物を精密に切断することができ、かつ、切
断面を平坦にすることができる。 【００４０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさやパルス
レーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさを調節する
ことにより、ピッチpを制御することができる。これに
より、加工対象物の厚さや材質等を考慮してピッチp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。 【００４１】なお、ピッチpの制御ができることについ
て、クラックスポットの場合で説明したが、溶融処理ス
ポットや屈折率変化スポットでも同様のことが言える。
但し、溶融処理スポットや屈折率変化スポットについて
はすでに形成された溶融処理スポットや屈折率変化スポ
ットとの重なりが生じても問題はない。また、パルスレ
ーザ光の集光点の相対的移動とは、パルスレーザ光の集
光点を固定して加工対象物を移動させる場合でもよい
し、加工対象物を固定してパルスレーザ光の集光点を移
動させる場合でもよいし、加工対象物とパルスレーザ光
の集光点とを互いに逆方向に移動させる場合でもよい
し、加工対象物とパルスレーザ光の集光点とを速度を異
ならせかつ同じ方向に移動させる場合でもよい。 【００４２】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１７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１００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１０５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。 【００４３】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。 【００４４】レーザ光源１０１はQスイッチレーザであ
る。図１８は、レーザ光源１０１に備えられるQスイッ
チレーザの概略構成図である。Qスイッチレーザは、所
定間隔を設けて配置されたミラー５１，５３と、ミラー
５１とミラー５３との間に配置されたレーザ媒質５５
と、レーザ媒質５５に励起用の入力を加える励起源５
７、レーザ媒質５５とミラー５１との間に配置されたQ
スイッチ５９と、を備える。レーザ媒質５５の材料は例
えばNd:YAGである。 【００４５】Qスイッチ５９を利用して共振器の損失を
高くした状態で励起源５７から励起入力をレーザ媒質５
５に加えることにより、レーザ媒質５５の反転分布を所
定値まで上昇させる。その後、Qスイッチ５９を利用し
て共振器の損失を低くした状態にすることにより、蓄積
されたエネルギーを瞬時に発振させパルスレーザ光Lを
発生させる。レーザ光源制御部１０２からの信号S（例
えば超音波パルスの繰り返し周波数の変化）によりQス
イッチ５９が高い状態になるように制御される。よっ
て、レーザ光源制御部１０２からの信号Sにより、レー
ザ光源１０１から出射されるパルスレーザ光Lの繰り返
し周波数を調節することができる。レーザ光源制御部１
０２が周波数調節手段の一例となる。繰り返し周波数の
調節は、レーザ加工装置の操作者が後で説明する全体制
御部１２７にキーボード等を用いて繰り返し周波数の大
きさを入力することによりなされる。以上がレーザ光源
１０１の詳細である。 【００４６】レーザ加工中、加工対象物１をX軸方向やY
軸方向に移動させることにより、切断予定ラインに沿っ
て改質領域を形成する。よって、例えば、X軸方向に改
質領域を形成する場合、X軸ステージ１０９の移動速度
を調節することにより、パルスレーザ光の集光点の相対
的移動の速度を調節することができる。また、Y軸方向
に改質領域を形成する場合、Y軸ステージ１１１の移動
速度を調節することにより、パルスレーザ光の集光点の
相対的移動の速度を調節することができる。これらのス
テージの移動速度の調節はステージ制御部１１５により
制御される。ステージ制御部１１５は速度調節手段の一
例となる。速度の調節は、レーザ加工装置の操作者が後
で説明する全体制御部１２７にキーボード等を用いて速
度の大きさを入力することによりなされる。なお、集光
点Pを移動可能とし、その移動速度を調節することによ
り、パルスレーザ光の集光点の相対的移動の速度を調節
することもできる。 【００４７】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。また、この
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。X(Y)軸ステージ１０９（１１１）が
移動手段の一例となる。 【００４８】集光用レンズ１０５は集光手段の一例であ
る。Z軸ステージ１１３はレーザ光の集光点を加工対象
物の内部に合わせる手段の一例である。集光用レンズ１
０５をZ軸方向に移動させることによっても、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。 【００４９】レーザ加工装置１００はさらに、載置台１
０７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。 【００５０】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。 【００５１】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。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。 【００５２】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。 【００５３】図１９は全体制御部１２７の一例の一部分
を示すブロック図である。全体制御部１２７は距離演算
部１４１、寸法記憶部１４３及び画像作成部１４５を備
える。距離演算部１４１には、パルスレーザ光の繰り返
し周波数の大きさ及びステージ１０９、１１１の移動速
度の大きさが入力される。これらの入力はレーザ加工装
置の操作者がキーボード等を用いて行う。 【００５４】距離演算部１４１は上述した式（n＝f/v,
p＝１/n）を利用して隣り合う改質スポット間の距離
（ピッチ）を演算する。距離演算部１４１は、この距離
データをモニタ１２９に送る。これにより、モニタ１２
９には入力された周波数の大きさ及び速度の大きさのも
とで形成される改質スポット間の距離が表示される。 【００５５】また、この距離データは画像作成部１４５
にも送られる。寸法記憶部１４３には予めこのレーザ加
工装置で形成される改質スポットの寸法が記憶されてい
る。画像作成部１４５は、この距離データと寸法記憶部
１４３に記憶された寸法のデータとを基にして、この距
離と寸法とにより形成される改質領域の画像データを作
成しモニタ１２９に送る。これにより、モニタ１２９に
は改質領域の画像も表示される。よって、レーザ加工前
に隣り合う改質スポット間の距離や改質領域の形状を知
ることができる。 【００５６】距離演算部１４１は式（n＝f/v, p＝１/
n）を利用して改質スポット間の距離を演算しているが
次のようにしてもよい。まず、繰り返し周波数の大きさ
とステージ１０９、１１１の移動速度と改質スポット間
の距離との関係を予め登録したテーブルを作成し、この
テーブルのデータを距離演算部１４１に記憶させる。繰
り返し周波数の大きさ及びステージ１０９、１１１の移
動速度の大きさが距離演算部１４１に入力されることに
より、距離演算部１４１は上記テーブルの中からこれら
の大きさの条件で形成される改質スポットにおける改質
スポット間の距離を読み出す。 【００５７】なお、繰り返し周波数の大きさを固定しス
テージの移動速度の大きさを可変としてもよい。逆に、
ステージの移動速度の大きさを固定し繰り返し周波数の
大きさを可変としてもよい。これらの場合も距離演算部
１４１において上述した式やテーブルを用いることによ
り、改質スポット間の距離や改質領域の画像をモニタ１
２９に表示させるための処理を行う。 【００５８】以上のように図１９に示す全体制御部１２
７では繰り返し周波数の大きさやステージの移動速度の
大きさを入力することにより、隣り合う改質スポット間
の距離を演算している。隣り合う改質スポット間の所望
の距離を入力し、繰り返し周波数の大きさやステージの
移動速度の大きさを制御してもよい。以下これについて
説明する。 【００５９】図２０は全体制御部１２７の他の例の一部
分を示すブロック図である。全体制御部１２７は周波数
演算部１４７を備える。レーザ加工装置の操作者はキー
ボード等により周波数演算部１４７に隣り合う改質スポ
ット間の距離の大きさを入力する。この距離の大きさ
は、加工対象物の厚さや材質等を考慮して決定される。
この入力により周波数演算部１４７は上記式やテーブル
を基にして、この距離の大きさとなるための周波数を演
算する。この例ではステージの移動速度は固定である。
周波数演算部１４７は演算されたデータをレーザ光源制
御部１０２に送る。この周波数の大きさに調節されたレ
ーザ加工装置で加工対象物をレーザ加工することによ
り、隣り合う改質スポット間の距離を所望の大きさにす
ることができる。この周波数の大きさのデータはモニタ
１２９にも送られ、この周波数の大きさが表示される。 【００６０】図２１は全体制御部１２７のさらに他の例
の一部分を示すブロック図である。全体制御部１２７は
速度演算部１４９を備える。上記と同様に隣り合う改質
スポット間の距離の大きさが速度演算部１４９に入力さ
れる。この入力により速度演算部１４９は上記式やテー
ブルを基にして、この距離の大きさとなるためのステー
ジ移動速度を演算する。この例では繰り返し周波数は固
定である。速度演算部１４９は演算されたデータをステ
ージ制御部１１５に送る。このステージ移動速度の大き
さに調節されたレーザ加工装置で加工対象物をレーザ加
工することにより、隣り合う改質スポット間の距離を所
望の大きさにすることができる。このステージ移動速度
の大きさのデータはモニタ１２９にも送られ、このステ
ージ移動速度の大きさが表示される。 【００６１】図２２は全体制御部１２７のさらに他の例
の一部分を示すブロック図である。全体制御部１２７は
組み合わせ演算部１５１を備える。図２０及び図２１の
場合と異なる点は、繰り返し周波数及びステージ移動速
度の両方が演算されることである。上記と同様に隣り合
う改質スポット間の距離の大きさを組み合わせ演算部１
５１に入力する。組み合わせ演算部１５１は上記式やテ
ーブルを基にして、この距離の大きさとなるための繰り
返し周波数及びステージ移動速度を演算する。 【００６２】組み合わせ演算部１５１は演算されたデー
タをレーザ光源制御部１０２及びステージ制御部１１５
に送る。レーザ光源制御部１０２は演算された繰り返し
周波数の大きさとなるようにレーザ光源１０１を調節す
る。ステージ制御部１１５は演算されたステージ移動速
度の大きさとなるようにステージ１０９、１１１を調節
する。これらの調節がなされたレーザ加工装置で加工対
象物をレーザ加工することにより、隣り合う改質スポッ
ト間の距離を所望の大きさにすることができる。演算さ
れた繰り返し周波数の大きさ及びステージ移動速度の大
きさのデータはモニタ１２９にも送られ、演算されたこ
れらの値が表示される。 【００６３】次に、図１７及び図２３を用いて、本実施
形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を説
明する。図２３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。 【００６４】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軸方向の移動量を決定する（S１０
３）。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。この移動量を全体制御部１２７に入
力される。 【００６５】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）。 【００６６】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。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。 【００６７】全体制御部１２７には予めステップS１０
３で決定された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）。 【００６８】次に、１パルスのパルスレーザで形成され
る溶融処理スポットにおける隣り合う溶融処理スポット
間の距離、つまりピッチpの大きさを決定する（S１１
２）。ピッチpは加工対象物１の厚さや材質等を考慮し
て決定される。ピッチpの大きさを図２２に示す全体制
御部１２７に入力する。 【００６９】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１
１１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（S１１
３）。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（S１１
５）。これにより、加工対象物１をシリコンチップに分
割する。 【００７０】本実施形態の効果を説明する。これによれ
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１０９
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。 【００７１】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。 【００７２】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。 【００７３】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。 【００７４】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２４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。これらの効果は後に説明する例でも同様である。 【００７５】また、本実施形態によれば、パルスレーザ
光の繰り返し周波数の大きさの調節や、X軸ステージ１
０９、Y軸ステージ１１１の移動速度の大きさの調節に
より、隣合う溶融処理スポットの距離を制御できる。加
工対象物１の厚さや材質等を考慮して距離の大きさを変
えることにより、目的に応じた加工が可能となる。 【００７６】 【発明の効果】本発明に係る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。
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
されるレーザ加工装置に関する。 【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。 【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。 【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。 【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
いレーザ加工装置を提供することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】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、周波数の大きさの入力に基づいてレ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光の繰り返し周波
数の大きさを調節する周波数調節手段と、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、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、速度の
大きさの入力に基づいて移動手段によるパルスレーザ光
の集光点の相対的移動速度の大きさを調節する速度調節
手段と、を備え、加工対象物の内部に集光点を合わせて
１パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射すること
により、加工対象物の内部に１つの改質スポットが形成
され、加工対象物の内部に集光点を合わせかつ切断予定
ラインに沿って集光点を相対的に移動させて、複数パル
スのパルスレーザ光を加工対象物に照射することによ
り、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に複数の
改質スポットが形成され、入力された周波数の大きさと
速度の大きさとに基づいて隣り合う改質スポット間の距
離を演算する距離演算手段と、距離演算手段により演算
された距離を表示する距離表示手段と、を備えることを
特徴とする。 【０００７】本発明に係るレーザ加工装置によれば、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
るレーザ加工装置によれば、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。 【０００８】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
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。 【０００９】また、本発明者によれば、パルスレーザ光
の集光点の相対的移動速度が一定の場合、パルスレーザ
光の繰り返し周波数を小さくすると、１パルスのパルス
レーザ光で形成される改質部分（改質スポットという）
と次の１パルスのパルスレーザ光で形成される改質スポ
ットとの距離が大きくなるように制御できることが分か
った。逆に、パルスレーザ光の繰り返し周波数を大きく
するとこの距離が小さくなるように制御できることが分
かった。なお、本明細書ではこの距離を隣り合う改質ス
ポット間の距離又はピッチと表現する。 【００１０】よって、パルスレーザ光の繰り返し周波数
を大きく又は小さくする調節を行うことにより、隣り合
う改質スポット間の距離を制御できる。加工対象物の種
類や厚さ等に応じてこの距離を変えることにより、加工
対象物に応じた切断加工が可能となる。なお、切断予定
ラインに沿って加工対象物の内部に複数の改質スポット
が形成されることにより改質領域が規定される。 【００１１】本発明者によれば、パルスレーザ光の繰り
返し周波数が一定の場合、パルスレーザ光の集光点の相
対的移動速度を小さくすると、隣り合う改質スポット間
の距離が小さくなるように制御でき、逆にパルスレーザ
光の集光点の相対的移動速度を大きくすると隣り合う改
質スポット間の距離が大きくなるように制御できること
が分かった。よって、パルスレーザ光の集光点の相対的
移動速度を大きく又は小さくする調節を行うことによ
り、隣り合う改質スポット間の距離を制御できる。従っ
て、加工対象物の種類や厚さ等に応じてこの距離を変え
ることにより、加工対象物に応じた切断加工が可能とな
る。なお、パルスレーザ光の集光点の相対的移動とは、
パルスレーザ光の集光点を固定して加工対象物を移動さ
せてもよいし、加工対象物を固定してパルスレーザ光の
集光点を移動させてもよいし、両方を移動させてもよ
い。 【００１２】このように、本発明に係るレーザ加工装置
によれば、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさ及
びパルスレーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさの
両方を調節することにより、隣り合う改質スポット間の
距離を制御できる。これらの調節を組み合わせることに
より、この距離について制御できる大きさの種類を増や
すことが可能となる。 【００１３】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、入力された周波数及び速度の大きさに基づいて隣り
合う改質スポット間の距離を演算し、演算された距離を
表示している。よって、レーザ加工装置に入力された周
波数及び速度の大きさに基づいて形成される改質スポッ
トについて、レーザ加工前に隣り合う改質スポット間の
距離を知ることができる。 【００１４】 【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。 【００１５】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。 【００１６】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。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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。 【００２０】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、厚さ方向に改質領域が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。 【００２１】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。 【００２２】（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 レーザ光を加工対象物（例えばガラスや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/cm2）以上でかつパルス幅が１
μs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〜２
００ns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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】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。 【００２６】（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、溶融処理領域は一
旦溶融後再固化した領域であり、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/cm2）である。パルス幅は例えば１ns〜
２００nsが好ましい。 【００２７】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。 【００２８】（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 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。 【００２９】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。 【００３０】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。 【００３１】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。 【００３２】（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。 【００３３】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、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさやパル
スレーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさを調節す
ることにより、１パルスのパルスレーザ光で形成される
改質スポットと次の１パルスのパルスレーザ光で形成さ
れる改質スポットとの距離を制御している。つまり隣り
合う改質スポット間の距離を制御している。以下この距
離をピッチpとして説明をする。ピッチpの制御について
クラック領域を例に説明する。 【００３４】パルスレーザ光の繰り返し周波数をf（H
z）、加工対象物のX軸ステージ又はY軸ステージの移動
速度をv（mm/sec）とする。これらのステージの移動速
度はパルスレーザ光の集光点の相対的移動の速度の一例
である。パルスレーザ光の１ショットで形成されるクラ
ック部分をクラックスポットという。よって、切断予定
ライン５の単位長さあたりに形成されるクラックスポッ
トの数nは、以下の通りである。 n＝f/v 単位長さあたりに形成されるクラックスポットの数nの
逆数がピッチpに相当する。 p＝１/n 【００３５】よって、パルスレーザ光の繰り返し周波数
の大きさ及びパルスレーザ光の集光点の相対的移動速度
の大きさのうち少なくともいずれかを調節すれば、ピッ
チpを制御することができる。すなわち、繰り返し周波
数をf（Hz）を大きくすることやステージの移動速度をv
（mm/sec）を小さくすることにより、ピッチpを小さく
制御できる。逆に、繰り返し周波数をf（Hz）を小さく
することやステージの移動速度をv（mm/sec）を大きく
することにより、ピッチpを大きく制御できる。 【００３６】ところで、ピッチpと切断予定ライン５方
向におけるクラックスポットの寸法dとの関係は図１４
〜図１６に示す三通りがある。図１４〜図１６は、本実
施形態に係るレーザ加工によりクラック領域が形成され
た加工対象物の切断予定ライン５に沿った部分の平面図
である。クラックスポット９０は１パルスのパルスレー
ザ光で形成される。複数のクラックスポット９０が切断
予定ライン５に沿って並ぶように形成されることによ
り、クラック領域９が形成される。 【００３７】図１４は、ピッチpが寸法dより大きい場合
を示している。クラック領域９は切断予定ライン５に沿
って加工対象物の内部に断続的に形成されている。図１
５は、ピッチpが寸法dと略等しい場合を示している。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の
内部に連続に形成されている。図１６は、ピッチpが寸
法dより小さい場合を示している。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の内部に連続的に形
成されている。 【００３８】図１４によれば、クラック領域９が切断予
定ライン５に沿って連続していないので、切断予定ライ
ン５の箇所はある程度の強度を保持している。よって、
レーザ加工終了後に加工対象物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。図１５及び図
１６によれば、クラック領域９が切断予定ライン５に沿
って連続的に形成されているので、クラック領域９を起
点とした加工対象物の切断が容易となる。 【００３９】図１４によればピッチpが寸法dより大きく
されており、図１５によればピッチpを寸法dと略等しく
されているので、パルスレーザ光の照射により多光子吸
収の生じる領域が既に形成されたクラックスポット９０
と重なるのを防止できる。この結果、クラックスポット
の寸法のばらつきを小さくすることができる。すなわ
ち、本発明者によれば、パルスレーザ光の照射により多
光子吸収の生じる領域が既に形成されたクラックスポッ
ト９０と重なると、この領域に形成されるクラックスポ
ット９０の寸法のばらつきが大きくなる、ことが分かっ
た。クラックスポット９０の寸法のばらつきが大きくな
ると、加工対象物を切断予定ラインに沿って精密に切断
するのが困難となり、また、切断面の平坦性も悪くな
る。図１４及び図１５によれば、クラックスポットの寸
法のばらつきを小さくできるので、切断予定ラインに沿
って加工対象物を精密に切断することができ、かつ、切
断面を平坦にすることができる。 【００４０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、パルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさやパルス
レーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさを調節する
ことにより、ピッチpを制御することができる。これに
より、加工対象物の厚さや材質等を考慮してピッチp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。 【００４１】なお、ピッチpの制御ができることについ
て、クラックスポットの場合で説明したが、溶融処理ス
ポットや屈折率変化スポットでも同様のことが言える。
但し、溶融処理スポットや屈折率変化スポットについて
はすでに形成された溶融処理スポットや屈折率変化スポ
ットとの重なりが生じても問題はない。また、パルスレ
ーザ光の集光点の相対的移動とは、パルスレーザ光の集
光点を固定して加工対象物を移動させる場合でもよい
し、加工対象物を固定してパルスレーザ光の集光点を移
動させる場合でもよいし、加工対象物とパルスレーザ光
の集光点とを互いに逆方向に移動させる場合でもよい
し、加工対象物とパルスレーザ光の集光点とを速度を異
ならせかつ同じ方向に移動させる場合でもよい。 【００４２】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１７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１００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１０５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。 【００４３】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。 【００４４】レーザ光源１０１はQスイッチレーザであ
る。図１８は、レーザ光源１０１に備えられるQスイッ
チレーザの概略構成図である。Qスイッチレーザは、所
定間隔を設けて配置されたミラー５１，５３と、ミラー
５１とミラー５３との間に配置されたレーザ媒質５５
と、レーザ媒質５５に励起用の入力を加える励起源５
７、レーザ媒質５５とミラー５１との間に配置されたQ
スイッチ５９と、を備える。レーザ媒質５５の材料は例
えばNd:YAGである。 【００４５】Qスイッチ５９を利用して共振器の損失を
高くした状態で励起源５７から励起入力をレーザ媒質５
５に加えることにより、レーザ媒質５５の反転分布を所
定値まで上昇させる。その後、Qスイッチ５９を利用し
て共振器の損失を低くした状態にすることにより、蓄積
されたエネルギーを瞬時に発振させパルスレーザ光Lを
発生させる。レーザ光源制御部１０２からの信号S（例
えば超音波パルスの繰り返し周波数の変化）によりQス
イッチ５９が高い状態になるように制御される。よっ
て、レーザ光源制御部１０２からの信号Sにより、レー
ザ光源１０１から出射されるパルスレーザ光Lの繰り返
し周波数を調節することができる。レーザ光源制御部１
０２が周波数調節手段の一例となる。繰り返し周波数の
調節は、レーザ加工装置の操作者が後で説明する全体制
御部１２７にキーボード等を用いて繰り返し周波数の大
きさを入力することによりなされる。以上がレーザ光源
１０１の詳細である。 【００４６】レーザ加工中、加工対象物１をX軸方向やY
軸方向に移動させることにより、切断予定ラインに沿っ
て改質領域を形成する。よって、例えば、X軸方向に改
質領域を形成する場合、X軸ステージ１０９の移動速度
を調節することにより、パルスレーザ光の集光点の相対
的移動の速度を調節することができる。また、Y軸方向
に改質領域を形成する場合、Y軸ステージ１１１の移動
速度を調節することにより、パルスレーザ光の集光点の
相対的移動の速度を調節することができる。これらのス
テージの移動速度の調節はステージ制御部１１５により
制御される。ステージ制御部１１５は速度調節手段の一
例となる。速度の調節は、レーザ加工装置の操作者が後
で説明する全体制御部１２７にキーボード等を用いて速
度の大きさを入力することによりなされる。なお、集光
点Pを移動可能とし、その移動速度を調節することによ
り、パルスレーザ光の集光点の相対的移動の速度を調節
することもできる。 【００４７】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。また、この
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。X(Y)軸ステージ１０９（１１１）が
移動手段の一例となる。 【００４８】集光用レンズ１０５は集光手段の一例であ
る。Z軸ステージ１１３はレーザ光の集光点を加工対象
物の内部に合わせる手段の一例である。集光用レンズ１
０５をZ軸方向に移動させることによっても、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。 【００４９】レーザ加工装置１００はさらに、載置台１
０７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。 【００５０】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。 【００５１】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。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。 【００５２】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。 【００５３】図１９は全体制御部１２７の一例の一部分
を示すブロック図である。全体制御部１２７は距離演算
部１４１、寸法記憶部１４３及び画像作成部１４５を備
える。距離演算部１４１には、パルスレーザ光の繰り返
し周波数の大きさ及びステージ１０９、１１１の移動速
度の大きさが入力される。これらの入力はレーザ加工装
置の操作者がキーボード等を用いて行う。 【００５４】距離演算部１４１は上述した式（n＝f/v,
p＝１/n）を利用して隣り合う改質スポット間の距離
（ピッチ）を演算する。距離演算部１４１は、この距離
データをモニタ１２９に送る。これにより、モニタ１２
９には入力された周波数の大きさ及び速度の大きさのも
とで形成される改質スポット間の距離が表示される。 【００５５】また、この距離データは画像作成部１４５
にも送られる。寸法記憶部１４３には予めこのレーザ加
工装置で形成される改質スポットの寸法が記憶されてい
る。画像作成部１４５は、この距離データと寸法記憶部
１４３に記憶された寸法のデータとを基にして、この距
離と寸法とにより形成される改質領域の画像データを作
成しモニタ１２９に送る。これにより、モニタ１２９に
は改質領域の画像も表示される。よって、レーザ加工前
に隣り合う改質スポット間の距離や改質領域の形状を知
ることができる。 【００５６】距離演算部１４１は式（n＝f/v, p＝１/
n）を利用して改質スポット間の距離を演算しているが
次のようにしてもよい。まず、繰り返し周波数の大きさ
とステージ１０９、１１１の移動速度と改質スポット間
の距離との関係を予め登録したテーブルを作成し、この
テーブルのデータを距離演算部１４１に記憶させる。繰
り返し周波数の大きさ及びステージ１０９、１１１の移
動速度の大きさが距離演算部１４１に入力されることに
より、距離演算部１４１は上記テーブルの中からこれら
の大きさの条件で形成される改質スポットにおける改質
スポット間の距離を読み出す。 【００５７】なお、繰り返し周波数の大きさを固定しス
テージの移動速度の大きさを可変としてもよい。逆に、
ステージの移動速度の大きさを固定し繰り返し周波数の
大きさを可変としてもよい。これらの場合も距離演算部
１４１において上述した式やテーブルを用いることによ
り、改質スポット間の距離や改質領域の画像をモニタ１
２９に表示させるための処理を行う。 【００５８】以上のように図１９に示す全体制御部１２
７では繰り返し周波数の大きさやステージの移動速度の
大きさを入力することにより、隣り合う改質スポット間
の距離を演算している。隣り合う改質スポット間の所望
の距離を入力し、繰り返し周波数の大きさやステージの
移動速度の大きさを制御してもよい。以下これについて
説明する。 【００５９】図２０は全体制御部１２７の他の例の一部
分を示すブロック図である。全体制御部１２７は周波数
演算部１４７を備える。レーザ加工装置の操作者はキー
ボード等により周波数演算部１４７に隣り合う改質スポ
ット間の距離の大きさを入力する。この距離の大きさ
は、加工対象物の厚さや材質等を考慮して決定される。
この入力により周波数演算部１４７は上記式やテーブル
を基にして、この距離の大きさとなるための周波数を演
算する。この例ではステージの移動速度は固定である。
周波数演算部１４７は演算されたデータをレーザ光源制
御部１０２に送る。この周波数の大きさに調節されたレ
ーザ加工装置で加工対象物をレーザ加工することによ
り、隣り合う改質スポット間の距離を所望の大きさにす
ることができる。この周波数の大きさのデータはモニタ
１２９にも送られ、この周波数の大きさが表示される。 【００６０】図２１は全体制御部１２７のさらに他の例
の一部分を示すブロック図である。全体制御部１２７は
速度演算部１４９を備える。上記と同様に隣り合う改質
スポット間の距離の大きさが速度演算部１４９に入力さ
れる。この入力により速度演算部１４９は上記式やテー
ブルを基にして、この距離の大きさとなるためのステー
ジ移動速度を演算する。この例では繰り返し周波数は固
定である。速度演算部１４９は演算されたデータをステ
ージ制御部１１５に送る。このステージ移動速度の大き
さに調節されたレーザ加工装置で加工対象物をレーザ加
工することにより、隣り合う改質スポット間の距離を所
望の大きさにすることができる。このステージ移動速度
の大きさのデータはモニタ１２９にも送られ、このステ
ージ移動速度の大きさが表示される。 【００６１】図２２は全体制御部１２７のさらに他の例
の一部分を示すブロック図である。全体制御部１２７は
組み合わせ演算部１５１を備える。図２０及び図２１の
場合と異なる点は、繰り返し周波数及びステージ移動速
度の両方が演算されることである。上記と同様に隣り合
う改質スポット間の距離の大きさを組み合わせ演算部１
５１に入力する。組み合わせ演算部１５１は上記式やテ
ーブルを基にして、この距離の大きさとなるための繰り
返し周波数及びステージ移動速度を演算する。 【００６２】組み合わせ演算部１５１は演算されたデー
タをレーザ光源制御部１０２及びステージ制御部１１５
に送る。レーザ光源制御部１０２は演算された繰り返し
周波数の大きさとなるようにレーザ光源１０１を調節す
る。ステージ制御部１１５は演算されたステージ移動速
度の大きさとなるようにステージ１０９、１１１を調節
する。これらの調節がなされたレーザ加工装置で加工対
象物をレーザ加工することにより、隣り合う改質スポッ
ト間の距離を所望の大きさにすることができる。演算さ
れた繰り返し周波数の大きさ及びステージ移動速度の大
きさのデータはモニタ１２９にも送られ、演算されたこ
れらの値が表示される。 【００６３】次に、図１７及び図２３を用いて、本実施
形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を説
明する。図２３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。 【００６４】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軸方向の移動量を決定する（S１０
３）。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。この移動量を全体制御部１２７に入
力される。 【００６５】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）。 【００６６】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。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。 【００６７】全体制御部１２７には予めステップS１０
３で決定された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）。 【００６８】次に、１パルスのパルスレーザで形成され
る溶融処理スポットにおける隣り合う溶融処理スポット
間の距離、つまりピッチpの大きさを決定する（S１１
２）。ピッチpは加工対象物１の厚さや材質等を考慮し
て決定される。ピッチpの大きさを図２２に示す全体制
御部１２７に入力する。 【００６９】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１
１１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（S１１
３）。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（S１１
５）。これにより、加工対象物１をシリコンチップに分
割する。 【００７０】本実施形態の効果を説明する。これによれ
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１０９
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。 【００７１】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。 【００７２】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。 【００７３】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。 【００７４】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２４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。これらの効果は後に説明する例でも同様である。 【００７５】また、本実施形態によれば、パルスレーザ
光の繰り返し周波数の大きさの調節や、X軸ステージ１
０９、Y軸ステージ１１１の移動速度の大きさの調節に
より、隣合う溶融処理スポットの距離を制御できる。加
工対象物１の厚さや材質等を考慮して距離の大きさを変
えることにより、目的に応じた加工が可能となる。 【００７６】 【発明の効果】本発明に係る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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザ加工によってレーザ加
工中の加工対象物の平面図である。 【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。 【図３】本実施形態に係るレーザ加工によるレーザ加工
後の加工対象物の平面図である。 【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。 【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。 【図６】本実施形態に係るレーザ加工によって切断され
た加工対象物の平面図である。 【図７】本実施形態に係るレーザ加工における電界強度
とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。 【図８】本実施形態に係るレーザ加工の第１工程におけ
る加工対象物の断面図である。 【図９】本実施形態に係るレーザ加工の第２工程におけ
る加工対象物の断面図である。 【図１０】本実施形態に係るレーザ加工の第３工程にお
ける加工対象物の断面図である。 【図１１】本実施形態に係るレーザ加工の第４工程にお
ける加工対象物の断面図である。 【図１２】本実施形態に係る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。 【図１３】本実施形態に係るレーザ加工におけるレーザ
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。 【図１４】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第１例の平面図である。 【図１５】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第２例の平面図である。 【図１６】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第３例の平面図である。 【図１７】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成
図である。 【図１８】本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ光
源に備えられるQスイッチレーザの概略構成図である。 【図１９】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部の一例の一部分を示すブロック図である。 【図２０】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部の他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２１】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部のさらに他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２２】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部のさらに他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２３】本実施形態に係るレーザ加工を説明するため
のフローチャートである。 【図２４】本実施形態に係るレーザ加工により切断可能
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。 【符号の説明】 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、９
０・・・クラックスポット、１００・・・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、１４１・・・距離演算
部、１４３・・・寸法記憶部、１４５・・・画像作成
部、１４７・・・周波数演算部、１４９・・・速度演算
部、１５１・・・組み合わせ演算部、P・・・集光点、p
・・・クラックスポットのピッチ、d・・・クラックス
ポットの寸法
工中の加工対象物の平面図である。 【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。 【図３】本実施形態に係るレーザ加工によるレーザ加工
後の加工対象物の平面図である。 【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。 【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。 【図６】本実施形態に係るレーザ加工によって切断され
た加工対象物の平面図である。 【図７】本実施形態に係るレーザ加工における電界強度
とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。 【図８】本実施形態に係るレーザ加工の第１工程におけ
る加工対象物の断面図である。 【図９】本実施形態に係るレーザ加工の第２工程におけ
る加工対象物の断面図である。 【図１０】本実施形態に係るレーザ加工の第３工程にお
ける加工対象物の断面図である。 【図１１】本実施形態に係るレーザ加工の第４工程にお
ける加工対象物の断面図である。 【図１２】本実施形態に係る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。 【図１３】本実施形態に係るレーザ加工におけるレーザ
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。 【図１４】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第１例の平面図である。 【図１５】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第２例の平面図である。 【図１６】本実施形態に係るレーザ加工によりクラック
領域が形成された加工対象物の切断予定ラインに沿った
部分の第３例の平面図である。 【図１７】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成
図である。 【図１８】本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ光
源に備えられるQスイッチレーザの概略構成図である。 【図１９】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部の一例の一部分を示すブロック図である。 【図２０】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部の他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２１】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部のさらに他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２２】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部のさらに他の例の一部分を示すブロック図である。 【図２３】本実施形態に係るレーザ加工を説明するため
のフローチャートである。 【図２４】本実施形態に係るレーザ加工により切断可能
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。 【符号の説明】 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、９
０・・・クラックスポット、１００・・・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、１４１・・・距離演算
部、１４３・・・寸法記憶部、１４５・・・画像作成
部、１４７・・・周波数演算部、１４９・・・速度演算
部、１５１・・・組み合わせ演算部、P・・・集光点、p
・・・クラックスポットのピッチ、d・・・クラックス
ポットの寸法
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｌ 21/301 Ｃ０３Ｂ 33/09
// Ｃ０３Ｂ 33/09 Ｂ２３Ｋ 101:40
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 BB01 BB02 BB03
CA05 CA11 EA02 EA05
4E068 AA01 AD00 AE01 CA03 CA04
CA09 CA11 CA15 CC05 CC06
CD01 CE04 DA10 DA11
4G015 FA06 FB01 FC14
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 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、 周波数の大きさの入力に基づいて前記レーザ光源から出
射されるパルスレーザ光の繰り返し周波数の大きさを調
節する周波数調節手段と、 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、 速度の大きさの入力に基づいて前記移動手段によるパル
スレーザ光の集光点の相対的移動速度の大きさを調節す
る速度調節手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて１パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に１
つの改質スポットが形成され、 前記内部に集光点を合わせかつ前記切断予定ラインに沿
って集光点を相対的に移動させて、複数パルスのパルス
レーザ光を前記加工対象物に照射することにより、前記
切断予定ラインに沿って前記内部に複数の前記改質スポ
ットが形成され、 前記入力された周波数の大きさと速度の大きさとに基づ
いて隣り合う前記改質スポット間の距離を演算する距離
演算手段と、 前記距離演算手段により演算された距離を表示する距離
表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002097184A JP2003001469A (ja) | 2000-09-13 | 2002-03-29 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000278306 | 2000-09-13 | ||
| JP2000-278306 | 2000-09-13 | ||
| JP2002097184A JP2003001469A (ja) | 2000-09-13 | 2002-03-29 | レーザ加工装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001278707A Division JP4762458B2 (ja) | 2000-09-13 | 2001-09-13 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003001469A true JP2003001469A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=26599890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002097184A Pending JP2003001469A (ja) | 2000-09-13 | 2002-03-29 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003001469A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165850A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-28 | Denso Corp | ウェハおよびウェハの分断方法 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002097184A patent/JP2003001469A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165850A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-28 | Denso Corp | ウェハおよびウェハの分断方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4880722B2 (ja) | 加工対象物切断方法 | |
| JP3626442B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP4964376B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP4762458B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2002192371A (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
| JP2003088973A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3867107B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3751970B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003088976A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP4142694B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3935187B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2006192506A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3935188B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003088974A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2003088982A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2003088975A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2003001473A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003010991A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2003001469A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003001468A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003001446A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003001448A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003010990A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2003088979A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2003001462A (ja) | レーザ加工装置 |