JP2011240349A - 加工対象物切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 改質領域を形成したときに、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂をより伸展させることができる加工対象物切断方法を提供する。
【解決手段】 加工対象物１の内部に改質領域７を形成するときには、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部に位置し、かつ直線偏光であるレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態で、切断予定ライン５に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。このような状態でレーザ光Ｌを照射すると、加工対象物１に何ら外力を作用させなくても、例えば偏光方向が切断予定ライン５に沿った状態でレーザ光Ｌを照射する場合に比べ、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に亀裂１７をより伸展させることができる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法に関する。

従来の加工対象物切断方法として、加工対象物にレーザ光を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改質領域を形成し、その改質領域から発生した亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３４３００８号公報

上述したような加工対象物切断方法においては、改質領域を形成したときに、改質領域から亀裂を発生させ、かつその亀裂を加工対象物の厚さ方向に伸展させることがきれば、タクトタイムの短縮化や切断品質の向上を図ることができる場合がある。

そこで、本発明は、改質領域を形成したときに、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂をより伸展させることができる加工対象物切断方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の加工対象物切断方法は、楕円率が１以外の楕円偏光であるレーザ光の集光点が板状の加工対象物の内部に位置し、かつレーザ光の偏光方向が加工対象物の切断予定ライン及び加工対象物の厚さ方向と交差した状態で、切断予定ラインに沿って加工対象物にレーザ光を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改質領域を形成すると共に、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂を発生させる工程と、亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する工程と、を備えることを特徴とする。

この加工対象物切断方法では、改質領域を形成するときに、レーザ光の偏光方向が切断予定ライン及び加工対象物の厚さ方向と交差した状態で、切断予定ラインに沿って加工対象物にレーザ光を照射する。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、このような状態でレーザ光を照射すると、例えばレーザ光の偏光方向が切断予定ラインに沿った状態でレーザ光を照射する場合に比べ、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂をより伸展させ得ることを突き止めた。よって、この加工対象物切断方法によれば、改質領域を形成したときに、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂をより伸展させることができる。

なお、楕円偏光の楕円率とは、楕円偏光を表す楕円における「短軸の長さの半分」／「長軸の長さの半分」である。従って、楕円率が１のとき、その楕円偏光は円偏光に相当し、楕円率が零のとき、その楕円偏光は直線偏光に相当する。また、レーザ光の偏光方向とは、楕円偏光を表す楕円の長軸の方向である。従って、楕円率が零のとき、レーザ光の偏光方向は、直線偏光を表す直線の方向である。

ここで、改質領域は、１本の切断予定ラインに対して、加工対象物の厚さ方向に並ぶように複数列形成されることが好ましい。上述したように、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂がより伸展し易くなるので、加工対象物の厚さが比較的厚い場合であっても、１本の切断予定ラインに対して形成すべき改質領域の列数を減少させて、タクトタイムの短縮化を図ることができる。

また、レーザ光は、レーザ光の偏光方向が切断予定ライン及び加工対象物の厚さ方向と直交した状態で、切断予定ラインに沿って加工対象物に照射されることが好ましい。レーザ光の偏光方向が切断予定ライン及び加工対象物の厚さ方向と直交した状態に近いほど、加工対象物の厚さ方向以外への亀裂の進展が抑制されるので、これによれば、改質領域から加工対象物の厚さ方向に精度良く亀裂を伸展させることができる。

また、楕円偏光は、楕円率が零の直線偏光であることが好ましい。楕円偏光の楕円率が小さいほど、加工対象物の厚さ方向以外への亀裂の進展が抑制されるので、これによれば、改質領域から加工対象物の厚さ方向に精度良く亀裂を伸展させることができる。

本発明によれば、改質領域を形成したときに、改質領域から加工対象物の厚さ方向に亀裂をより伸展させることができる。

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 本発明の一実施形態の加工対象物切断方法の対象となる加工対象物の平面図である。 本発明の一実施形態の加工対象物切断方法に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態の加工対象物切断方法が実施された加工対象物の概念図である。 １／４波長板の原理を示す１／４波長板の概念図である。 加工対象物の切断面の写真を示す図である。 加工対象物の切断面の写真を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本発明の一実施形態の加工対象物切断方法では、切断予定ラインに沿って加工対象物にレーザ光を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改質領域を形成する。そこで、まず、この改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）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、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、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を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１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、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。

このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。

加工対象物１としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示すように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６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の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。

なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。

ちなみに、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆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。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。

ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、例えばシリコン、ガラス、ＬｉＴａＯ３又はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）を含む、又はこれらからなるものが挙げられる。

また、本実施形態においては、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。

この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することが好ましい。

次に、本発明の一実施形態の加工対象物切断方法について詳細に説明する。図７は、本発明の一実施形態の加工対象物切断方法の対象となる加工対象物の平面図である。図７に示すように、加工対象物１は、シリコンウェハ１１と、複数の機能素子１５を含んでシリコンウェハ１１上に形成された機能素子層１６と、を備え、板状に形成されている。機能素子１５は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等であり、シリコンウェハ１１のオリエンテーションフラット６に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に多数形成されている。

このような加工対象物１は、隣り合う機能素子間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５に沿って切断される。なお、切断予定ライン５は、加工対象物１の表面及び裏面に平行となり、かつ加工対象物１の厚さ方向に垂直となるように、設定される。

図８は、本発明の一実施形態の加工対象物切断方法に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。図８に示すように、レーザ加工装置３００は、レーザ光源２０２と、反射型空間光変調器２０３と、４ｆ光学系２４１と、集光光学系２０４と、を備えている。レーザ光源２０２、反射型空間光変調器２０３及び４ｆ光学系２４１は、筐体２３１内に配置されている。

レーザ光源２０２は、例えば波長１０６４ｎｍのパルスレーザ光であるレーザ光Ｌを出射するものであり、例えばファイバレーザが用いられている。レーザ光Ｌは、直線偏光（すなわち、楕円率が零の楕円偏光）としてレーザ光源２０２から出射される。ここでのレーザ光源２０２は、水平方向にレーザ光を出射するように、筐体２３１の天板２３６にねじ等で固定されている。

反射型空間光変調器２０３は、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調するものであり、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）が用いられている。ここでの反射型空間光変調器２０３は、水平方向から入射するパルスレーザ光Ｌを水平方向に対し斜め上方に反射しつつ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの集光点Ｐでの収差が補正されるようにレーザ光Ｌを変調する。

４ｆ光学系２４１は、反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌの波面形状を調整するものである。この４ｆ光学系２４１は、第１レンズ２４１ａ及び第２レンズ２４１ｂを有している。

レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３と第１レンズ２４１ａとの距離が第１レンズ２４１ａの焦点距離ｆ１となり、集光光学系２０４とレンズ２４１ｂとの距離がレンズ２４１ｂの焦点距離ｆ２となり、第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、かつ第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器２０３と集光光学系２０４との間に配置されている。この４ｆ光学系２４１では、反射型空間光変調器２０３で変調されたレーザ光Ｌが空間伝播によって波面形状が変化し収差が増大するのを抑制することができる。

集光光学系２０４は、４ｆ光学系２４１によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１の内部に集光するものである。この集光光学系２０４は、複数のレンズを含んで構成されており、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット２３２を介して筐体２３１の底板２３３に設置されている。

レーザ加工装置３００において、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３５内において水平方向に進行した後、ミラー２０５ａによって下方に反射され、アッテネータ２０７によって光強度が調整される。このレーザ光Ｌは、ミラー２０５ｂによって水平方向に反射され、ビームホモジナイザ２６０によって強度分布が均一化されて反射型空間光変調器２０３に入射する。

反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌは、反射型空間光変調器２０３の液晶層に表示された変調パターンを透過し該変調パターンに応じて変調された後、水平方向に対し斜め上方に出射される。続いて、レーザ光Ｌは、ミラー２０６ａによって上方に反射された後、１／２波長板２２８によって偏光方向が調節され、ミラー２０６ｂによって水平方向に反射されて４ｆ光学系２４１に入射される。なお、１／２波長板２２８は、レーザ光Ｌの光路に対して進退自在となっている。

４ｆ光学系２４１に入射したレーザ光Ｌは、第１レンズ２４１ａを透過し収束され、ミラー２１９によって下方へ反射され、共焦点Ｏを経て発散すると共に、第２レンズ２４１ｂを透過し、平行光となるように再び収束される。レーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０，２１８を順次透過して集光光学系２０４に入射し、ステージ１１１上に載置された加工対象物１の内部に集光光学系２０４によって集光される。

また、レーザ加工装置３００は、加工対象物１の表面３を観察するための表面観察ユニット２１１と、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整するためのＡＦ（AutoFocus）ユニット２１２と、を筐体２３１内に備えている。

表面観察ユニット２１１は、可視光ＶＬ１を出射する観察用光源２１１ａと、加工対象物１の表面３で反射された可視光ＶＬ１の反射光ＶＬ２を受光して検出する検出器２１１ｂと、を有している。観察用光源２１１ａから出射された可視光ＶＬ１は、ミラー２０８及びダイクロイックミラー２０９，２１０で反射された後、ダイクロイックミラー２３８を透過して集光光学系２０４で加工対象物に向けて集光される。そして、加工対象物１の表面３で反射された反射光ＶＬ２は、集光光学系２０４で集光されてダイクロイックミラー２３８を透過してダイクロイックミラー２１０で反射された後、ダイクロイックミラー２０９を透過して検出器２１１ｂにて受光される。

ＡＦユニット２１２は、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１を出射し、加工対象物１の表面３で反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢ１の反射光ＬＢ２を受光し検出することで、切断予定ライン５に沿った表面３の変位データを取得する。そして、ＡＦユニット２１２は、改質領域７を形成する際、取得した変位データに基づいて駆動ユニット２３２を駆動させ、加工対象物１の表面３のうねりに沿うように集光光学系２０４をその光軸方向に往復移動させる。

更に、レーザ加工装置３００は、該レーザ加工装置３００を制御するためのものとして、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御部２５０を備えている。この制御部２５０は、レーザ光源２０２を制御し、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節する。また、制御部２５０は、改質領域７を形成する際、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から所定距離に位置しかつ切断予定ライン５に沿って相対的に移動するように、筐体２３１やステージ１１１の位置、及び駆動ユニット２３２の駆動を制御する。

また、制御部２５０は、改質領域７を形成する際、反射型空間光変調器２０３に所定電圧を印加し、反射型空間光変調器２０３の液晶層に所定の変調パターンを表示させる。これにより、レーザ光Ｌに所望の変調を施すことができる。なお、所定の変調パターンは、例えば、改質領域７を形成しようとする位置、照射するレーザ光Ｌの波長、及び集光光学系２０４や加工対象物１の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部２５０に記憶されている。

次に、図８に示されたレーザ加工装置３００を用いて、図７に示された板状の加工対象物１を加工する場合について説明する。まず、加工対象物１の裏面４にエキスパンドテープを貼り付けて、該加工対象物１をステージ１１１上に載置する。そして、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部に位置し、かつ直線偏光であるレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交するように、ステージ１１１及び１／２波長板２２８を制御する。

具体的には、図８に示すように、加工対象物１の表面３から所定距離だけ内側にレーザ光Ｌの集光点Ｐが位置するようにステージ１１１を制御する。また、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの偏光方向に対して、切断予定ライン５が平行である場合には、１／２波長板２２８をレーザ光Ｌの光路上に配置する。一方、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの偏光方向に対して、切断予定ライン５が垂直である場合には、１／２波長板２２８をレーザ光Ｌの光路上から外す。これらにより、加工対象物１に照射されるレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５と直交することになる。

続いて、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部に位置し、かつ直線偏光であるレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態で、加工対象物１の表面３をレーザ光入射面として、切断予定ライン５に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、加工対象物１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って相対移動（スキャン）させる。ここでは、ステージ１１１を制御して加工対象物１を移動させる。

このレーザ光Ｌの照射によって、図９に示すように、切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に改質領域７を形成すると共に、改質領域７から加工対象物１の表面３及び裏面４のそれぞれに向かって加工対象物１の厚さ方向に亀裂１７を発生させる。続いて、加工対象物１の裏面４に貼り付けられたエキスパンドテープを拡張させて、亀裂１７を加工対象物１の表面３及び裏面４に到達させることにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を切断して、機能素子１５を有する複数のチップを得る。

以上説明したように、加工対象物１の内部に改質領域７を形成するときには、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部に位置し、かつ直線偏光であるレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態で、切断予定ライン５に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。このような状態でレーザ光Ｌを照射すると、加工対象物１に何ら外力を作用させなくても、例えば偏光方向が切断予定ライン５に沿った状態でレーザ光Ｌを照射する場合に比べ、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に亀裂１７をより伸展させることができる。

また、レーザ光Ｌは、直線偏光であって、その偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態で、切断予定ライン５に沿って加工対象物１に照射される。これにより、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に精度良く亀裂１７を伸展させることができる。これは、偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態に近いほど、また、楕円偏光の楕円率が小さいほど（すなわち、直線偏光に近いほど）、加工対象物１の厚さ方向以外への亀裂１７の進展が抑制されるからである。

このように、改質領域７の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させなくても）、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に精度良く長い亀裂１７が延びるので、タクトタイムの短縮化や切断品質の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザ光Ｌは、直線偏光に限定されず、楕円率が１以外の楕円偏光であればよい。また、加工対象物１に照射するときのレーザ光Ｌの状態は、レーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と直交した状態に限定されず、レーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と交差した状態であればよい。レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部に位置し、かつレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５及び加工対象物１の厚さ方向と交差した状態で、切断予定ライン５に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すれば、例えばレーザ光Ｌの偏光方向が切断予定ライン５に沿った状態でレーザ光Ｌを照射する場合に比べ、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に亀裂１７をより伸展させることができる。

なお、図１０に示すような１／４波長板２１７をレーザ加工装置３００に搭載すれば、１／４波長板２１７の方位角θを変えることにより、楕円偏光の楕円率を調節することができる。すなわち、１／４波長板２１７に、例えば直線偏光ＬＰの入射光を入射させると、透過光は、所定の楕円率（楕円偏光を表す楕円における「短軸の長さｂの半分」／「長軸の長さａの半分」）の楕円偏光ＥＰとなる。ここで、直線偏光ＬＰのレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する場合には、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌは直線偏光ＬＰなので、レーザ光Ｌが直線偏光ＬＰのままで１／４波長板２１７を通過するように方位角θを調節すればよい。

また、１本の切断予定ライン５に対して加工対象物１の厚さ方向に並ぶように形成される改質領域７の列数は、１列に限定されず、複数列であってもよい。その列数は、加工対象物１の厚さ等に応じて適宜決定することができる。上述したように、改質領域７から加工対象物１の厚さ方向に亀裂１７がより伸展し易くなるので、加工対象物１の厚さが比較的厚い場合であっても、１本の切断予定ライン５に対して形成すべき改質領域７の列数を減少させて、タクトタイムの短縮化を図ることができる。

また、上記実施形態では、エキスパンドテープの拡張により加工対象物１に外力を作用させて、亀裂１７を加工対象物１の表面３及び裏面４に到達させたが、これに限定されない。１本の切断予定ライン５に対する１列又は複数列の改質領域７の形成にと共に（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、加工対象物１の表面３及び裏面４に亀裂１７を到達させて、それにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を切断する場合もある。

また、切断予定ライン５は、直線状のものに限定されず、切断予定ライン５の少なくとも一部が円や楕円等の曲線状のものであってもよい。切断予定ライン５の曲線状の部分に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する場合には、その曲線の接線方向及び加工対象物１の厚さ方向と交差（より好ましくは、直交）するように、レーザ光Ｌの偏光方向を制御すればよい。上述したレーザ加工装置３００であれば、切断予定ライン５の接線方向に応じて１／２波長板２２８を回転制御すればよい。

最後に、実験結果について説明する。表１に示すように、厚さ６０８μｍのシリコンウェハの表面（レーザ光入射面）からレーザ光の集光点の位置までの距離ｄ１を変化させ、それぞれの距離ｄ１で切断予定ラインに沿ってシリコンウェハにレーザ光を照射し、切断予定ラインに沿ってシリコンウェハの内部に改質領域を形成した。このとき、レーザ光の照射条件は、レーザの波長：１０６４ｎｍ、レーザの出力：１．４Ｗ、レーザ光のスキャン速度（ステージの移動速度）：３００ｍｍ／ｓ、パルス幅：１５０ｎｓであった。

表１において、偏光方向が「垂直」とは、直線偏光であるレーザ光の偏光方向を、切断予定ライン及びシリコンウェハの厚さ方向に垂直にした場合である。一方、偏光方向が「平行」とは、直線偏光であるレーザ光の偏光方向を、切断予定ラインに平行にし、かつシリコンウェハの厚さ方向に垂直にした場合である。なお、距離ｄ２は、シリコンウェハの内部に形成された改質領域の裏面側の端部からシリコンウェハの裏面までの距離である。

結果は、偏光方向が「垂直」の場合は、距離ｄ１が６０５μｍ，６００μｍ及び５９６μｍのときに、シリコンウェハの裏面に亀裂が到達しているのが確認された。しかし、偏光方向が「平行」の場合は、距離ｄ１がいずれのときも、シリコンウェハの裏面に亀裂が到達しているのは確認されなかった。これにより、レーザ光の偏光方向が垂直の場合のほうが、レーザ光の偏光方向が平行の場合よりも、改質領域からシリコンウェハの厚さ方向に亀裂をより伸展させ得ることが確認された。

図１１は、切断予定ラインに沿ってシリコンウェハの内部（距離ｄ１：６００μｍ）に改質領域（距離ｄ２：８μｍ）を１列形成したときのシリコンウェハの切断面の写真であり、（ａ）は偏光方向が「垂直」の場合、（ｂ）は偏光方向が「平行」の場合である。また、図１２は、切断予定ラインに沿ってシリコンウェハの内部（距離ｄ１：５８３μｍ，５３８μｍ）に改質領域（距離ｄ２：２５μｍ，７０μｍ）を２列形成したときのシリコンウェハの切断面の写真であり、（ａ）は偏光方向が「垂直」の場合、（ｂ）は偏光方向が「平行」の場合である。これらにより、レーザ光の偏光方向が垂直の場合のほうが、レーザ光の偏光方向が平行の場合よりも、滑らかな切断面が得られること、つまり、改質領域からシリコンウェハの厚さ方向に精度良く亀裂が伸展することが確認された。

１…加工対象物、３…表面、４…裏面、５…切断予定ライン、７…改質領域、１７…亀裂、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

Claims (4)

1. 楕円率が１以外の楕円偏光であるレーザ光の集光点が板状の加工対象物の内部に位置し、かつ前記レーザ光の偏光方向が前記加工対象物の切断予定ライン及び前記加工対象物の厚さ方向と交差した状態で、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に前記レーザ光を照射することにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成すると共に、前記改質領域から前記加工対象物の厚さ方向に亀裂を発生させる工程と、
   前記亀裂を前記加工対象物の表面及び裏面に到達させることにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する工程と、を備えることを特徴とする加工対象物切断方法。
2. 前記改質領域は、１本の前記切断予定ラインに対して、前記加工対象物の厚さ方向に並ぶように複数列形成されることを特徴とする請求項１記載の加工対象物切断方法。
3. 前記レーザ光は、前記レーザ光の偏光方向が前記切断予定ライン及び前記加工対象物の厚さ方向と直交した状態で、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に照射されることを特徴とする請求項１又は２記載の加工対象物切断方法。
4. 前記楕円偏光は、楕円率が零の直線偏光であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。