專利名稱：激光加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體材料基板，壓電材料基板或者玻璃基板等加 工對象物的切割中使用的激光加工方法以及激光加工裝置。
背景技術：
激先的應用之一是切割，由激光進行的一般的切割如下。例如， 在半導體晶片或者玻璃基板這樣的加工對象物的切割位置，照射加工 對象物吸收的波長的激光，通過激光的吸收在切割的位置從切割對象 物的表面向背面進行加熱熔融，切割加工對象物。但是，在該方法中， 在加工對象物的表面中成為切割位置的區(qū)域周圍也被熔融。由此，在 加工對象物是半導體晶片的情況下，在形成于半導體晶片的表面的半 導體元件中，有可能熔融位于上述區(qū)域附近的半導體元件。
作為防止加工對象物的表面熔融的方法，例如有在特開
2000—219528號公報或者特開2000—15467號公報中公開的由激光進 行的切割方法。在這些公報的切割方法中，通過激光加熱加工對象物 的切割位置，然后通過冷卻加工對象物，使在加工對象物的切割位置 中產生熱沖擊，切割加工對象物。
但是，在這些公報的切割方法中，如果在加工對象物中產生的熱 沖擊大，則在加工對象物的表面，有可能發(fā)生偏離了切割預定線的切 割或者切割到沒有進行激光照射的位置等的不必要的切割。由此，在 這些切割方法中不能夠進行精密切割。特別是，在加工對象物是半導 體晶片、形成了液晶顯示裝置的玻璃基板或者形成了電極圖形的玻璃 基板情況下，由于這些不必要的切割，有可能損傷半導體芯片、液晶 顯示裝置或者電極圖形。另外，在這些切割方法中，由于平均輸入功 率大，因此對于半導體芯片等的熱損傷也大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供在加工對象物的表面不發(fā)生不必要的切 割而且不熔融其表面的激光加工方法以及激光加工裝置
(1)本發(fā)明的激光加工方法特征在于具備在加工對象物的內部 對準焦點照射激光，沿著加工對象物的切割預定線，在加工對象物的 內部形成由多光子吸收產生的改質區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則通過在加工對象物的內部對 準焦點照射激光，而且利用多光子吸收這樣的現(xiàn)象，在加工對象物的 內部形成改質區(qū)。如果在加工對象物的切割位置有某些起點，則能夠 用比較小的力分割加工對象物進行切割。如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工 方法，則通過把改質區(qū)作為起點，沿著切割預定線分割加工對象物， 能夠切割加工對象物。由此，由于能夠用比較小的力切割加工對象物， 因此能夠在加工對象物的表面不發(fā)生偏離切割預定線的不必要的切割 而進4亍加工對象物的切割.
另外，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對象物的內部 局部J屯發(fā)生多光子吸收形成改質區(qū)。由此，由于在加工對象物的表面 幾乎不吸收敫光，因此不會熔融加工對象物的表面。另外，所謂焦點 是激光聚光的位置。切割預定線既可以是在加工對象物的表面或者內
部實際引出的線，也可以是假設的線。以上說明(1)在后面說明的(2卜 (6)中也將涉及。
本發(fā)明的激光加工方法特征在于具備在加工對象物的內部對準 焦點，在焦點中的峰值功率密度為lxl08( W/cm2)以上而且脈沖寬 度為1ps以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加 工對象物的內部形成包括裂紋區(qū)的改質區(qū)的工序.
如果依椐本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準焦 點，在焦點中的峰值功率密度為1 xl08(W/cm2)以上而且脈沖寬度 為IPs以下的條件下照射激光。因此，在加工對象物的內部發(fā)生由多 光子吸收引起的光損傷的現(xiàn)象。由于該光損傷在加工對象物的內部感
應熱畸變，由此在加工對象物的內部形成裂紋區(qū)，由于該裂紋區(qū)是上 述改質區(qū)的一個例子，因此如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠 ;止行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或者偏離切割預定線的不必要 的分割的激光加工。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括 玻璃的部件。另外，所謂峰值功率密度指的是脈沖激光的焦點的電場 強度。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備在加工對象物的內部對
準焦點，在焦點中的峰值功率密度為1 xi08( W/cm2)以上而且脈沖 寬度為1ms以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在 加工對象物的內部形成包括熔融處理區(qū)的改質區(qū)的工序。
如杲儂據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準焦 點，在焦點中的峰值功率密度為1 MOV W/cm2)以上而且脈沖寬度 為1ms以下的條件下照射激光，由此，加工對象物的內部通過多光子 吸收局部地進行加熱。通過該加熱在加工對象物的內部形成熔融處理 區(qū)。由于該熔融處理區(qū)是上述改質區(qū)的一個例子，因此如果依據(jù)本發(fā) 明的激光加工方法，則能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或 者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工。作為該激光加工方法 的加工對象物，例如是包括半導體材料的部件。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在亍具備在加工對象物的內部對 準焦點，在焦點中的峰值功率密度為1 x10s( w/cm2)以上而且脈沖 寬度為lPs以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在 加工對象物的內部形成包括作為折射率發(fā)生變化的區(qū)域的折射率變化
區(qū)的改質區(qū)的工序.
如果依椐本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準焦 點，在焦點中的峰值功率密度為1 x108(W/cm2)以上而且脈沖寬度 為IPS以下的條件下照射激光。像本發(fā)明這樣，如果使脈沖寬度極短， 使得在加工對象物的內部引起多光子吸收，則由多光子吸收產生的功 率不轉化為熱能，在加工對象物的內部形成感應離子價變化、結晶或 者分極取向等永久的構造變化，形成折射率變化區(qū)。該折射率變化區(qū)
由于是上迷改質區(qū)的一個例子，因此如杲依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法， 則能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或者偏離切割預定線的 不必要的分割的、激光加工。作為該激光加工方法的加工對象物，例如 是包括玻璃的部件。
能夠在上述本發(fā)明的激光加工方法中適用的形態(tài)如下。從激光光 源出射的激光能夠包含脈沖激光。如果依據(jù)脈沖激光，則由于在空間 而且時間上使激光的功率集中，因此即使激光光源是l個，也能夠使 激光的焦點的電場強度(峰值功率密度)成為能夠發(fā)生多光子吸收的 大小。
所謂在加工對象物的內部激光的照射激光，能夠例示把從i個激 光光源出射的激光聚光，在加工對象物的內部聚光照射激光。如果這 樣做，則由于使激光聚光，因此即使激光光源是i個，也能夠使激光 的焦點的電場強度成為能夠發(fā)生多光子吸收的大小。
所謂在加工對象物的內部聚光照射激光，能*例示把從多個激光 先源出射的各個激光在加工對象物的內部對準焦點，從不問方向進行 照射。如果這樣做，則由于使用多個激光光源，則能夠使激光的焦點 的電場強度成為能夠發(fā)生多光子吸收的大小。由此，與脈沖激光相比 4交，即使是瞬時功率小的連續(xù)波激光也能夠形成改質區(qū)。從多個激光 光源出射的各個激光也可以從加工對象物的表面入射。另外，多個激 光光源也可以包括出射從加工對象物的表面入射的激光的激光光源和 出射從加工對象物的背面入射的激光的激光光源。多個激光光源也可 以包括沿著切割預定線陣列形地配置了激光光源的光源單元。如果這 樣4良，則由亍沿著切割預定線同時形成多個焦點，因此能夠使加工速 度提向《
改質區(qū)通過對于在加工對象物的內部對準了的激光點的焦點，相 對地移動加工對象物而形成。如果這樣做，則通過上述相對地移動， 沿著加工對象物的表面上的切割預定線在加工對象物的內部形成改質 區(qū)。
在形成改質區(qū)的工序以后，還可以具備沿著切割預定線切割加工
又t象物的切割工序。在改質區(qū)形成工序中不能夠切割加工對象物的情 況下，由該切割工序切割加工對象物.切割工序由于把改質區(qū)作為起 點分割加工對象物，因此能夠用比較小的力切割加工對象物。由此， 能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生偏離切割預定線的不必要的分 割的加工對象物的切割。
作為加工對象物，例示了包括玻璃、壓電材料以及半導體材料的 部件》另外，作為加工對象物，還有具有所照射的激光的透射性的部 件。另外，該激光加工方法能夠在表面形成了電子器件或者電極圖形 的加工對象物中適用。所謂電子器件，指的是半導體元件、液晶等顯 示裝置、壓電元件等。
準焦點，在焦點中的峰值功率密度為1 x10s( W/cm2)以上而且脈沖 寬度為1ps以下的條件下照射激光，沿著半導體材料的切割預定線在 半導體材料的內部形成改質區(qū)的工序。另外，本發(fā)明的激光加工方法 的特征在于在壓電材料的內部對準焦點，在焦點中的峰值功率密度為 1 xio8(W/cm2)以上而且脈沖寬度為lps以下的條件下照射'款光，
如果依據(jù)這些激光加工方法，則根據(jù)與上述本發(fā)明的激光加工方法相 同的理由，能夠迎行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或者偏離切割 預定線的不必要的分割的激光加工。
在本發(fā)明的激光加工方法中，能夠在加工對象物的表面上形成多 個電路部分，在與形成于多個電路部分中的鄰接的電路部分之間的間 距面對的加工對象物的內部對準激光的焦點。如果這樣做，則在形成 于鄰接的電珞部分之間的間距的位置，能夠可靠地切割加工對象物。
在本發(fā)明的激光加工方法中，能夠在多個電路部分中以不被照射 激光的角度聚光激光.如果這樣做，則能夠防止激光入射到電路部分 中，能夠保護電路部分不被激光照射。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備在半導體材料的內部對 準焦點照射敫光，沿著半導體材料的切割預定線在半導體材料的內部
形成溶融處理區(qū)的工序。如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則根據(jù)與 上述相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生不必要的分 割而且不會熔融其表面的激光加工。另外，熔融處理區(qū)的形成既有多 i匕子吸收的原因，也有其它的原因。
(2)本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物 上照射激光，使得成為.1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光的焦點對 準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圃偏振光的橢圓的長軸沿 著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形 成由多光子吸收產生的改質區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法,則通過在加工對象物上照射激 光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割 預定線，形成改質區(qū).如果依據(jù)本發(fā)明，則可知如果使用成為橢圓偏 振光的激光，則沿著表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向(即，偏振光 的傾斜強的方向)促進改質區(qū)的形成。由此，如果在加工對象物上照 身t激光，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向沿著加工對象物的切 割預定線，形成改質區(qū)，則能夠沿著切割預定線有效地形成改質區(qū)。 從而，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠使加工對象物的加工 速度提高。
另外，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則由于在沿著切割預定 線的方向以外抑制改質區(qū)的形成，因此能夠沿著切割預定線精密地切 割加工對象物。
這里，所謂橢圃率是橢圓的短軸長度的 一半/長軸長度的一半。 激光的橢圓率越小，越能夠促進沿著切割預定線的方向形成改質區(qū)， 而且越能夠抑制除此以外方向的形成，橢圓率能夠考慮加工對象物的 厚度或者材質等確定.線偏振光是橢圓率為0的橢圓偏振光，
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在焦點中的峰值功 率密度為1 x108 (，W/cm2)以上而且脈沖寬度為lns以下的條件下 照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光焦點對準 在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著
加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成 包括裂紋區(qū)的改質區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則由-f在加工對象物上照射激 光使得表示激光的橢閱偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預 定線，因此與上述本發(fā)明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質 區(qū)，另外，能夠沿著加工預定線精密切割加工對象物.
率密度為1 ( W/cm2)以上而且脈沖寬度為lys以下的條件下 照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光焦點對準 在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圃的長軸沿著 加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成 包括熔融處理區(qū)的改質區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則由于在加工對象物上照射激 光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預 定線，因此與上述本發(fā)明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質 區(qū)，另外> 能夠沿著加工預定線精密切割加工對象物。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在焦點中的峰值功 率密度為1 x108 (W/cm2)以上而且脈沖寬度為liis以下的條件下 照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光焦點對準 在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著 加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成 包括作為折射率變化的區(qū)域的折射率變化區(qū)的改質區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則由于在加工對象物上照射激 光使得表示敫光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預 定線，因此與上述本發(fā)明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質 區(qū)，另外，能夠沿著加工預定線精密地切割加工對象物。
能夠適用上述本發(fā)明的激光加工方法的形態(tài)如下。
能夠使用具有橢圓率為0的橢圓偏振光的激光。橢圃率為0時成 為線偏振光。如果依據(jù)線偏振光，則能夠把改質區(qū)的沿著切割預定線
方向的尺寸做成最大限度的同時把除此以外方向的尺寸做成最小限
度。另夕卜，能夠根據(jù)1/4波長板的方位角變化調節(jié)橢圓偏振光的橢圓 率，如果使用l/4波長板，則僅使方位角變化就能夠調節(jié)橢圓率。
在形成改質區(qū)的工序以后，如果通過i/2波長板使激光的偏振 光旋轉大致90。，在加工對象物上照射激光。另外，在形成改質區(qū)的 工序以后，能夠以加工對象物的厚度方向為軸，使加工對象物旋轉大 多±90°,在加工對象物上照射激光.通過這些動作，能夠在加工對象 物的內部形成在沿著加工對象物的表面的方向延伸而且與改質區(qū)交叉 的其它的改質區(qū)。從而，例如，能夠有效地形成沿著X軸方向以及Y 軸方向的切割預定線的改質區(qū)。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物上照 射激光，使得成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光的焦點對準在 力口工對象物的內部，而且表示激光的橢圃偏振光的橢圓的長軸沿著加 工對象物的切割預定線，沿著切割預定線切割加工對象物的工序，
如果依據(jù)本發(fā)明激光加工方法，則在加工對象物的內部對準焦點 照射激光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物 的切割預定線。由此，能夠沿著切割預定線有效地切割加工對象物。 本發(fā)明的激光加工方法還可以通過使加工對象物吸收激光，加熱熔融 加工對象物，切割加工對象物。另外，本發(fā)明的激光加工方法還可以 通過在加工對象物上照射激光使得發(fā)生多光子吸收，由此在加工對象 物的內部形成改質區(qū)，以改質區(qū)為起點切割加工對象物。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以 下的脈沖激光的激光光源；把從激光光源出射的脈沖激光調節(jié)為1以 外的橢圓率的橢圓偏振光的橢圓率調節(jié)裝置；進行調節(jié)，使得表示由 橢圓率調節(jié)裝置調節(jié)了的脈沖激光的橢圓偏振光的橢圃的長軸沿著加 工對象物的切割預定線的長軸調節(jié)裝置；聚光脈沖激光，使得由長軸 調節(jié)裝置調節(jié)了的脈沖激光的焦點的峰值功率密度成為l X108(W/ cm2)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加 工對象物的內部的裝置；沿著切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動
的移動裝置。，
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)與上述本發(fā)明的激光加 工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或者 偏離切割預定線約不必要的分割的激光切割加工u另外，由于在加工 對象物上照射激光使得表示激光的橢圃偏振光的橢圓的長軸沿著加工 W-象物的切割預定線，因此與上述本發(fā)明的激光加工方法相同，能夠 有效地形成改質區(qū)，另外，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象 物
能夠適用在上述本發(fā)明的激光加工裝置中的形態(tài)如下。
能夠具備把由橢圓率調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖激光的偏電光旋轉大
致90 °的卯。旋轉調節(jié)裝置。另外，能夠具備把以加工對象物的厚度 方向為軸放置加工對象物的栽置臺旋轉大致90 °的旋轉裝置。根據(jù)這 些裝置，能夠使表示脈沖激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著在加工 對象物的表面的方向延伸，而且與切割預定線相交叉的方向延伸的其 它的切割預定線。從而，例如，能夠有效地形成沿著X軸方向以及Y 軸方向的切割預定線的改質區(qū)。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為liam以 下而且具有線偏振光的脈沖激光的激光光源；進行調節(jié)使得從激光光 源出射的脈沖激光的線偏振光的朝向沿著加工對象物的切割預定線的
線偏振光調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得由線偏振光調節(jié)裝置調節(jié)了的
脈沖激光的焦點的峰值功率密度為1 xl08( W/cm"以上的聚光裝置； 把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝 置；沿著切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝置。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)與上述本發(fā)明的激光加 工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發(fā)生熔融或者 偏離切割預定線的不必要的分割的激光切割加工。另外，如果依據(jù)本 發(fā)明的激光加工裝置，則與上述本發(fā)明的激光加工方法相同，能夠有 效地形成改質區(qū)，另外，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為lnm以
下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)脈沖激光的容量大的輸入，調節(jié)從激 光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光 使得從激光光源出射的脈沖激光的焦點的峰值功率密度為i xio8 ( w Zcm1)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準 加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光 的焦點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在 加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1 個改質區(qū)，還具備預先存儲由功率調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖激光的功率大 小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據(jù)輸入的脈沖 、故光的功率大小從相關關系存儲裝置選擇以該大小的功率形成的改質 點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置逸擇了的改質點的尺 寸的尺寸顯示裝置。
如果儂據(jù)本發(fā)明，則可知能夠進行控制使得如果減小脈沖激光的 功率則減小改質點，如果加大脈沖激光的功率則增大改質點。所謂改 質點是由1個脈沖的脈沖激光形成的改質部分，通過把改質點匯集構 成改質區(qū)。改質點的尺寸控制對于對象加工物的切割帶來影響。即， 如果改質點過大，則沿著加工對象物的切割預定線的切割精度以及切 割面的平坦性惡化。另一方面，對于厚度大的加工對象物如果改質點 極小，則難以進行加工對象物的切割。如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝 置，則通過調節(jié)fl^沖激光功率的大小，能夠進行改質點的尺寸控制。 因此，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物，另外能夠得到平 》旦的切割面，
另外，本發(fā)明的激光加工裝置具備預先存儲了脈沖激光的功率大 小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據(jù)輸入的脈沖 激光的功率大小，從相關關系存儲裝置逸擇以該大小的功率形成的改 質點的尺寸，顯示被選擇的改質點的尺寸。由此，能夠在激光加工之 前了解輸入到激光加工裝置中的脈沖激光的功率大小形成的改質點的 尺寸。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以
下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從該激光光源出射的脈 沖》孜光的焦點的峰值功率密度為1 x108(W/cm2)以上的聚光透鏡； 根據(jù)數(shù)值孔徑的大小的輸入，調節(jié)包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值 孔徑大小的數(shù)值孔徑調節(jié)裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的 焦點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使 ;泳沖激光的焦點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準 焦點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內 部形成1個改質區(qū)，還具備預先存儲由數(shù)值孔徑調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖 激光的數(shù)值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝 置；根據(jù)輸入的數(shù)值孔徑的大小從相關關系存儲裝置選擇以該大小的 數(shù)值孔徑形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置 選才奪了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。
如果儂據(jù)本發(fā)明，則可知能夠進行控制使得如果增大包括聚光用 透鏡的光學系的數(shù)值孔徑的大小則減小改質點，如果減小該數(shù)值孔徑 則增大改質點。由此，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則通過調節(jié) 包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小能夠進行改質點的尺寸 控制。
另外/本發(fā)明的激光加工裝置具備預先存儲了數(shù)值孔徑的大小與 改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據(jù)輸入的數(shù)值孔徑 的大小，從相關關系存儲裝置逸擇以該大小的數(shù)值孔徑形成的改質點 的尺寸，顯示被選擇的改質點的尺寸，由此，能夠在激光加工之前了 解根據(jù)輸入到激光加工裝置中的數(shù)值孔徑的大小形成的改質點的尺 寸。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為l|iS以
下的脈沖激光的激光光源；包括多個使從激光光源出射的脈沖激光的 焦點的峰值功率密度成為1 x108( w/cm2)以上那樣把脈沖激光進行 聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置， 還具備包括多個聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的各個數(shù)值孔徑不同，根椐由 透鏡選擇裝置選擇的聚光用透鏡把聚光了的脈沖激光的焦點對準加工
對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦 點相對移動的移動裝置，在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象 物的照射l個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成i個改質點， 還具備預先存儲了包括多個聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大'J、 與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據(jù)包括所逸擇的 聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小從相關關系存儲裝置選擇以 該大小的數(shù)值孔徑形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸 選4,裝置選擇了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。
如杲依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則能夠進行改質點的尺寸控 制。另外，能夠在激光加工之前了解包括根據(jù)所選擇的聚光用透鏡的 光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小形成的改質點的尺寸，
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以 下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)脈沖激光的功率大小的輸入調節(jié)從激 光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光 使得從激光光源出射的脈沖激光的焦點的峰值功率密度為1 xl0s (w /cm2)以上的聚光用透鏡；根據(jù)數(shù)值孔徑的大小的輸入調節(jié)包括聚光 用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調節(jié)裝置；把由聚光 用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置；沿著 加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝置，通 過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射l個脈沖的脈 沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由 功率調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖激光的功率的大小以及由數(shù)值孔徑調節(jié)裝置 調節(jié)的數(shù)值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存 儲裝置；根椐所輸入的脈沖激光的功率的大小以及所輸入的數(shù)值孔徑 的大小，從相關關系存儲裝置逸擇以這些大小形成的改質點的尺寸的 尺寸選摔裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇的改質點的尺寸的尺寸顯示 裝置。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則由于能夠把功率的調節(jié)與數(shù) 值孔徑的調節(jié)相組合，因此能夠增加改質點的尺寸可控制的大小的種
類。另夕卜，根據(jù)與上述本發(fā)明的激光加工裝置相同的理由，能夠在激 光加工之前了解改質點的尺寸。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為If"以
下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)脈沖激光的功率大小的輸入，調節(jié)從 激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節(jié)裝置；包括多個使 從激光光源出射的脈沖激光的焦點的峰值功率密度成為1 xio"W/ cm2)以上那樣把脈沖激光進行聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個 聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，還具備包括多個聚光用透鏡的光學系統(tǒng) 的各個數(shù)值^徑不同，根椐由透鏡逸擇裝置選擇的聚光用透鏡把聚光 了的脈沖激光的焦點對準加工對象物^內部的裝置；沿著加工對象物 的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝置，在加工對象物 的內部對準焦點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工 對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節(jié)裝置調 節(jié)的脈沖激光的功率的大小以及包括多個聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù) <復孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置； 根據(jù)所輸入的脈沖激光的功率的大小以及包括所選擇的聚光用透鏡的 光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小，從相關關系存儲裝置逸擇以這些大小形 成的改質點的尺十的尺寸逸棒裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改 質點的尺寸的尺寸顯示裝置，
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)與上迷本發(fā)明的激光加 工裝置相同的理由，能夠增加改質點的尺寸可控制的大小的種類，而 且能夠在激光加工之前了解改質點的尺寸。
以上所說明的激光加工裝置能夠具備生成由尺寸逸擇裝置選擇 了的尺寸的改質點的圖像的圖像生成裝置；顯示由圖像生成裝置生成 的圖像的圖像顯示裝置.如果依據(jù)這些裝置，則能夠在激光加工之前 視覺地把握所形成的改質點，
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以 下的脈沖激光的激光光源；調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率大 小的功率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的
焦點的峰值功率密度為1 xio8(W/cm2)以上的聚光裝置；把由聚光 裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加 工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝置，在加 工刈-象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射l個脈沖的脈沖激光， 在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節(jié) 裝置調節(jié)的脈沖激光功率的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關 系存儲裝置；根據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇能 夠形成該尺寸的脈沖激光的功率的大小的功率選擇裝置，通過在加工 3十象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光， 在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節(jié) 裝置調節(jié)的脈沖激光的功率大小與該質點的尺寸的相關關系的相關關 系存儲裝置；根據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇能 夠形成該尺寸的脈沖激光的功率的大小的功率選擇裝置，功率調節(jié)裝 置調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光功率的大小，使得成為由功率選擇 裝置選擇的功率的大小。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則具備預先存儲了脈沖激光的 功率大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據(jù)改質 點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的脈沖激 光功率的大小.功率調節(jié)裝置調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的尺寸 的大小使得成為由功率選擇裝置選擇了的容量的大小。由此，能夠形 成所希望尺十的改質點。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以 下的脈沖激光的敫光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖 激光的焦點的峰值功率密度為1 xl08 (W/cm2)以上的聚光用透鏡； 調節(jié)包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調節(jié)裝 置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部 的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的 移動裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射 l個脈沖的脒沖激光，在加工對象物的內部形成l個改質點，還具備預
先存儲了由數(shù)值孔徑調節(jié)裝置調節(jié)的數(shù)值孔徑的大小與改質點的尺寸
的相關關系的相關關系存儲裝置；拫據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關 關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑選摔 裝置，數(shù)值孔徑調節(jié)裝置調節(jié)包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則具備預先存儲了數(shù)值孔徑的 大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據(jù)改質點的 尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的 大小。數(shù)值孔徑調節(jié)裝置調節(jié)包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑 的大小使得成為由數(shù)值孔徑選擇裝置選擇了的數(shù)值孔徑的大小。由此， 能夠形成所希望尺寸的改質點。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為Uis以 下的脈沖激光的激光光源；包括多個使得從激光光源出射的脈沖激光 的焦點的峰值功率密度成為1 xio" W/cm2)以上那樣聚光脈沖激光 的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括 多個聚光用逸鏡的光學系統(tǒng)的各個數(shù)值孔徑不同，還具備把由透鏡選 才奪裝置選擇了的聚光用透鏡聚光的脈沖激光的焦點對準加工對象物的 內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移 動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上 照^M個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還 具備預先存儲了多個聚光用透鏡的數(shù)值孔徑的大小與改質點的尺寸的 相關關系的相關關系存儲裝置；根據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關關 系存儲裝置逸擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑選擇裝 置，透鏡選棒裝置進行多個聚光用透鏡的選擇，使得成為由數(shù)值孔徑 選^fr裝置所逸擇的數(shù)值孔徑的大小。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)改質點的尺寸的輸入， 從相關關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小。透鏡逸 擇裝置進行多個聚光用透鏡的逸擇使得成為由數(shù)值孔徑選擇裝置所選 擇的數(shù)值孔徑的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的改質點，
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為IMS以
下的脈沖激光的激光光源；調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率大 小的功率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的 潛、點的峰值功率密度為1 108( W/cm'2)以上的聚光用透鏡；調節(jié)包 :悟聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調節(jié)裝置；把 由聚光用透鏡聚光的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置； 沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝 置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射l個脈 沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存 儲了由功率調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖激光功率的大小以及由數(shù)值孔徑調節(jié) 茅 置調節(jié)的數(shù)值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關 系存儲裝置；根據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇能 夠形成該尺寸的功率以及數(shù)值孔徑的大小的組的組選擇裝置，功率調
大::及包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值i徑的大小，使得成為由 纟旦選擇裝置所選擇的功率以及數(shù)值孔徑的大小。
如杲依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)改質點的尺寸的輸入， 從相關關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的功率的大小以及數(shù)值孔徑 的大小的組合。而且，分別調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光功率的大 小以及包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的救值孔徑的大小，使得成為所逸 才奪的功率的大小以及數(shù)值孔徑的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的 改質點。另外，由于組合功率的大小以及數(shù)值孔徑的大小，因此能夠 增加改質點的尺寸可控制的大小的種類。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為IPS以
下的脈沖激光的激光光源；調節(jié)從上述激光光源出射的脈沖激光的功 率大小的功率調節(jié)裝置；包括多個使得從激光光源出射的脈沖激光的 焦點的峰值^率密度為1 xi08( W/cm2)以上那樣聚光脈沖激光的聚 光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括多個 聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的每一個數(shù)值孔徑不同，還具備把由透鏡逸擇
裝置所選擇的聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的
內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移 動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上 照射l個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成i個改質點，還 具備預先存儲了由功率調節(jié)裝置調節(jié)的脈沖激光的功率大小以及多個 聚光用透鏡的數(shù)值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關 關系存儲裝置；根據(jù)改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置選擇 能夠形成該尺寸的功率以及數(shù)值孔徑的大小的組的組選擇裝置，功率 調節(jié)裝置以及透鏡選擇裝置進行從激光光源出射的脈沖激光的功率大 小的調節(jié)以及多個聚光用透鏡的逸擇，使得成為由組選擇裝置所選擇 的功率以及數(shù)值孔徑的大小。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)改質點的尺寸的輸入， 從相關關系存儲裝置選擇能夠形成該尺寸的功率的大小以及數(shù)值孔徑 的大小的紐合。分別進行從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的調 節(jié)以及多個聚光用透鏡的選擇，使得成為所選擇的功率的大小以及數(shù) 值孔徑的大'卜。另外，由于把功率的大小以及數(shù)值孔徑的大小相組合， 因此能夠增加改質點的尺寸的可控制大小的種類。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由功率選擇裝置所選 擇的功率大'J、的逸擇裝置；顯示由數(shù)值孔徑選擇裝置所選擇的數(shù)值孔 徑的大小的逸擇裝置；顯示由組逸擇裝置所選擇的組合的功率大小以 及數(shù)值孔徑的大小的顯示裝置，如果依據(jù)這些裝置，則能夠根據(jù)改質 點的尺寸的愉入，了解激光加工裝置動作時的功率、數(shù)值孔徑，
在本發(fā)明的激光加工裝置中，能夠沿著切割預定線在加工對象物 的內部形成多個改質點。根據(jù)這些改質點規(guī)定改質區(qū)。改質區(qū)包括在 加工對象物的內部作為發(fā)生裂紋的區(qū)域的裂紋區(qū)，在加工對象物的內 部作為熔融處理的區(qū)域的熔融處理區(qū)以及在加工對象物的內部作為折 射率變化的區(qū)域的折射率變化區(qū)中的至少某一種。
另外，作為功率調節(jié)裝置的形態(tài)，例如具有包括ND濾光片以及 偏振光濾光片中的至少某一種的形態(tài)。另外，還具有具備包括激光光
源激勵用激光器，而且激光加工裝置控制激勵用激光器的驅動電流的 驅動電流控制裝置的形態(tài)。根據(jù)這些形態(tài)，能夠調節(jié)脈沖激光的功率 的大小 另外，作為數(shù)值孔徑調節(jié)裝置的形態(tài)，例如有包括光束擴展 器以及可變光闌中的至少某 一 種的形態(tài)。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內 部對準脈沖激光的焦點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加工對 象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質
區(qū)的第1工序；'進行調節(jié)使得脈沖激光的功率成為比第1工序大或者 小，而且通過在加工對象物的內部對準^^沖激光的焦點，在加工對象 物上照射脈沖激光，沿著加工對象物的另外的切割預定線在加工對象 物的內部形成由多光子吸收產生的其它的改質區(qū)的第2工序。
另外，本發(fā)明的激光加工方法的特征在亍具備通過在加工對象物 的內部對準脈沖激光的焦點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加 工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的 改質區(qū)的第1本序；進行調令使得把脈沖激光聚光的包括聚光用透鏡 的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑比第1工序大或者小，而且通過在加工對象物 的內部對準脈沖激光的焦點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加 工對象物的另外的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收
產生的其它的改質區(qū)的第2工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則例如在加工對象物的結晶方 位由于某種原因存在易于切割方向和難以切割的方向時，減小構成沿 著易于切割的方向形成的改質區(qū)的改質點的尺寸，加大構成沿著難以 切割的方向形成的其它的改質區(qū)的改質點的尺寸。由此，能夠在易于 切割的方向得到平坦的切割面，另外在難以切割的方向也能夠進行切割。
(4)本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1
ns以下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)輸入頻率的大小，調節(jié)從激光光 源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光 《吏得從激光光源出射的脈沖激光的焦點的峰值功率密度為l xio8(w
/cm2)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準 加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光 的焦點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在 加工對象物上照射1個脈沖的月泉沖激光，在加工對象物的內部形成1 個改質點，通過在加工對象物的內部對準焦點而且沿著切割預定線使 焦點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割 預定線，在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據(jù)所輸入的 頻率的大小運算相鄰的改質點之間的距離的距離運算裝置；顯示由距 離計算裝置運算的距離的距離顯示裝置'
如果依據(jù)本發(fā)明，則在脈沖激光的焦點的相對移動速度一定的情 況下，可知能夠控制成使得如果減小激光脈沖的重復頻率，則由l個 脈沖的脈沖激光形成的改質部+> (稱為改質點)與由隨后的1個脈沖 的脈沖激光形成的改質點之間的距離加大。反之，可知能夠控制成使 得如果加大脈沖激光的重復頻率則減小該距離。另夕卜，在本說明書中， 該距離表現(xiàn)為相鄰的改質點之間的距離或者間距。
由此，通過加大或者減小脈沖激光的重復頻率調節(jié)，能夠控制相 鄰的改質點之間的距離。通過根據(jù)加工對象物的種類或者厚度等改變 i亥距離，能夠進行與加工對象物相對應的切割加工。另外，通過沿著 切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點規(guī)定改質區(qū)。
另外> 如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根椐所輸入的頻率的 大小運算相鄰的改質點之間的距離，顯示所運算的距離。由此，對于 根據(jù)輸入到激光加工裝置中的頻率的大小形成的改質點，能夠在激光 加工之前能夠了解相鄰的改質點之間的距離。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1ps以 下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖 激光的焦點的峰值功率密度為1 x108(W/cm2)以上的聚光裝置；把 由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置； 沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝 置；根據(jù)輸入的速度的大小調節(jié)由移動裝置進行的脈沖激光的焦點的
相對移動速度的大小的速度調節(jié)裝置通過在加工對象物的內部對準焦 點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部
形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準焦點，沿著切割預定 線使焦點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著 ^ J割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據(jù)所輸入
的速度的大小運算相鄰的改質點之間的距離的距離運算裝置；顯示由 3巨離運轉裝置運算的距離的距離顯示裝置，
如果依據(jù)本發(fā)明，則在脈沖激光的重復頻率一定的情況下，可知 能夠控制成使得如果減小脈沖激光的焦點的相對移動速度則相鄰的改 質點之間的距離減小，反之能夠控制成使得如果加大脈沖激光的焦點 的相對移動速度則相鄰的改質點之間的距離加大。由此，通過進行加 大或者減小脈沖激光的相對焦點的相對移動速度的調節(jié)，能夠控制相 鄰的改質點之間的距離，通過根據(jù)加工對象物的種類或者厚度等改變 i玄JE巨離，能夠進行與加工對象物相對應的切割加工。另外，作為脈沖 激光的焦點的相對移動，既可以固定脈沖激光的焦點使加工對象物移 動，也可以固定加工對象物使脈沖激光的焦點移動，還可以使雙方都 移動。
另外，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)所輸入的速度的 大小運算相鄰的改質點之間的距離，顯示所運算的距離。由此，對于 根據(jù)輸入到激光加工裝置中的速度的大小所形成的改質點，能夠在激 光加工之前了解相鄰的改質點之間的距離，
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為lns以 下的脈沖激光的激光光源；根椐輸入頻率的大小，調節(jié)從激光光源出 射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得 從激光光源出射的脈沖激光的焦點的峰值功率密度為1 "o8 ( W/ cm2)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加 工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的 焦點相對移動的移動裝置；根椐輸入的速度的大小調節(jié)由移動裝置進 -f亍的脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小的速度調節(jié)裝置，通過在
加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激 光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部 對準焦點，沿著切割預定線使焦點相對移動，在加工對象物上照射多 個J泳沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改 質點，還具備根據(jù)所輸入的頻率的大小和速度的大小運算相鄰的改質之間的距離的距離運算裝置；顯示由距離運轉裝置運算的距離的距 離顯示裝置。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則通過調節(jié)脈沖激光的重復頻 率的大小以及脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小，能夠控制相鄰 的改質點之間的距離。通過組合這些調節(jié)，能夠對于該距離增加可控 制的大小的種類。另外，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則能夠在 光加工之前了解相鄰的改質點之間的距離.
在這些激光加工裝置中，能夠具備預先存儲由激光加工裝置形成 的改質點的尺寸的尺寸存儲裝置；根據(jù)存儲在尺寸存儲裝置中的尺寸 牙。由距離運算裝置運算了的距離，生成沿著切割預定線形成的多個改 質點的圖像的圖像生成裝置；顯示由圖像形成裝置生成的圖像的圖像 顯示裝置。如果依據(jù)這些裝置，則能夠在激光加工之前視覺地把握所 形成的多個改質點即改質區(qū)。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為IPS以
下的脈沖激光的激光光源；調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復頻 率的大小的頻率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖 -激光的焦點的峰值功率密度為1 x108(W/cm2)以上的聚光裝置；把 由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置； 沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝 置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上照射l個脈 沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對 象物的內部對準焦點，而且沿著切割預定線使焦點相對移動，在加工 對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的 內部形成多個改質點，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質點之間的距離，
為了 4吏相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算從激光光源出射的 /昧沖》孜光的重復頻率的大小的頻率運算裝置，頻率調節(jié)裝置調節(jié)從激 光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由頻率運算裝置所 運算的頻率的大小.
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)所輸入的相鄰的改質點 之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運 算從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小。頻率調節(jié)裝置調節(jié) 從激^>光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由頻率運算裝 置所運算的頻率的大小。由此，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為 所希望的大小。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由頻率運算裝置所運 算的頻率的大小的頻率顯示裝置。如果依據(jù)該裝置，則在根據(jù)相鄰的 改質點之間的距離的大小使激光加工裝置動作時，能夠在激光加工之 前了解頻率。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為Us以 下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖 激光的焦點的"^值功率密度為1 x108(W/cm2)以上的聚光裝置；把 由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置； 沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝 置；調節(jié)由移動裝置產生的脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小的 速度調節(jié)裝置，通過在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上 照射1個脈沖的5^沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通 過在加工對象物的內部對準焦點，而且沿著切割預定線使焦點相對移 動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加 工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質點 之間的距離，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算由移 動裝置產生的脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小的速度運算裝 置，速度調節(jié)裝置調節(jié)由移動裝置產生的脈沖激光的焦點的相對移動 速度的大小使得成為由速度運算裝置所運算的相對移動速度的大小。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)所輸入的相鄰的改質點 之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運 算由移動裝置產生的脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小 速度調 節(jié)裝置調節(jié)由移動裝置產生的脈沖激光的焦,良的相對移動速度的大小 ^t得成為由速度運算裝置所運算的相對移動速度的大小。由此，能夠 使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由速度運算裝置所運 算的相對移動速度的大小的速度顯示裝置。如果依據(jù)該裝置，則在根 據(jù)所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小使激光加工裝置動作時， 能夠在激先加工之前了解相對移動速度.
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為IPS以
下的脈沖激光的激光光源；調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復頻 率的大小的頻率調節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖 激光的焦點的峰值功率密度為1 xio8(w/cm2)以上的聚光裝置；把 由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝置； 沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的焦點相對移動的移動裝 置；調節(jié)由移動裝置產生的脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小的 速度調節(jié)裝置，通迚在加工對象物的內部對準焦點，在加工對象物上 照射l個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成i個改質點，通
過在加工對象物的內部對準焦點，而且沿著切割預定線使焦點相對移 動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加 工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質點 之間的距離，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算從激 光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小和由移動裝置產生的脈沖激 光的焦點的相對移動速度的大小的組合的組合運算裝置，頻率調節(jié)裝 置調節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由組合 運算裝置所逸算的頻率的大小，速度調節(jié)裝置調節(jié)由移動裝置產生的 脈沖激光的焦點的相對移動速度的大小使得成為由組合運算裝置所運 算的相對移動速度的大小。 如果依振本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)所輸入的相鄰的改質點 之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運 算脈沖激光的重復頻率的大小和脈沖激光的焦點的相對移動速度的大 小的組合，調節(jié)脈沖激光的重復頻率的大小以及脈沖激光的焦點的相 ^"移動速度的大小，使得成為頻率調節(jié)裝置以及速度調節(jié)裝置所運算 的組合的值。由此，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大 小。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由組合運算裝置所運
^:的頻率的大小以及相對移動速度的大小的顯示裝置。如果依據(jù)該裝 置，則在根據(jù)所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小使激光加工裝 置動作時，能夠在激光加工之前了解頻率和相對移動速度的組合。
根振上述所有的本發(fā)明的激光加工裝置，能夠沿著切割預定線在 加工對象物的內部形成多個改質點。根據(jù)這些改質點規(guī)定改質區(qū)。改 質區(qū)包括在加工對象物的內部作為發(fā)生了裂紋的區(qū)域的裂紋區(qū)，在加 工對象物的內部作為熔融處理了的區(qū)域的熔融處理區(qū)以及在加工對象 物的內部作為折射率發(fā)生了變化的區(qū)域的折射率變化區(qū)中的至少某一 種。
如果依據(jù)上述所有的本發(fā)明的激光加工裝置，則由于能夠調節(jié)相 鄰的改質點之間的距離，因此能夠沿著切割預定線連續(xù)地形成或者斷 續(xù)地形成改質區(qū)，如果連續(xù)地形成改質區(qū)，則與沒有連續(xù)形成的情況 相比^0容各進行以改質區(qū)為起點的加工對象物的切割。如果斷續(xù)地 形成改質區(qū)，則由于改質區(qū)沿著切割預定線不連續(xù)，因此切割預定線 的位置保持某種程度的強度。
(5)本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物 的內部對準焦點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割 預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區(qū)，而且， 通過改變在加工對象物上所照射的激光對于加工對象物的入射方向中 的激光的焦點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個改質區(qū)的 工序。
如杲依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則通過改變照射在加工對象物 上的5故光對于加工對象物的入射方向中的激光的焦點的位置，使得沿 著入-務于方向并列那樣形成多個改質區(qū)。因此，在切割加工對象物時能 夠增加成為起點的位置。從而，即使在加工對象物的厚度比較大等的 情況下，也能夠進行加工對象物的切割。另外，作為入射方向，例如 有加工對象物的厚度方向或者與厚度方向正交的方向。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內 部對準激光的焦點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切 割預定線，在加工對象物的內部形成改質區(qū)，而且，通過改變照射在 加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的焦點的位
置，使得沿著入射方向并列那樣形成多改質區(qū)的工序。另外，本發(fā)明 的激光加工方法的特征在于具備在激光的焦點中的峰值功率密度為1
MO8 ( w/ cm2)以上而且脈沖寬度為1 M s以下的條件下,通過在加 工對象物的內部對準激光的焦點，在加工對象物上照射激光，沿著加 工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成改質區(qū)，而且，通過
改變照射在加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光 的焦點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個改質區(qū)的工序。
這些本發(fā)明的激光加工方法根據(jù)與上述本發(fā)明的激光加工方法 相同的理由，能夠在加工對象物的表面不發(fā)生不必要的分割，而且能 夠進行在其表面不熔融的激光加工，并且在切割加工對象物時增加成 為起點的位置。其中，改質區(qū)的形成既有多光子吸收的原因，也有其 它的原因。
在本發(fā)明的激光加工方法中具有以下的形態(tài)。
多個政質區(qū)能夠從對于照射在加工對象物上的激光入射的加工 對象物的入射面遠的地方開始順序形成。由此，能夠在入射面與激光 的焦點之間沒有改質區(qū)的狀態(tài)下形成多個改質區(qū)。由此，由于不存在 由已經形成的改質區(qū)散射激光，因此能夠均勻地形成各個改質區(qū)。
另外，改質區(qū)包括在加工對象物的內部作為發(fā)生了裂紋的區(qū)域的 裂紋區(qū)，在內部作為熔融處理了的區(qū)域的熔融處理區(qū)以及在內部作為
折射率發(fā)生的變化的區(qū)域的折射率變化區(qū)中的至少某一種
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備使激光的焦點越過加工 ^于象物的激光的入射面，對準加工對象物的內部，而且在加工對象物 的厚度方向，從厚度 一 半的位置調節(jié)到接近或者遠離入射面的位置， 通過在加工對象物上照射敬光，沿著加工對象物的切割預定線在加工 對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區(qū)的工序
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則如果在加工對象物的厚度方 向^L激光的焦點從厚度一半的位置調節(jié)到接近入射面的位置，則在加 工只t象物的內部中的入射面(例如表面) 一側形成改質區(qū)，另一方面， 如果調節(jié)到遠離入射面的位置，則在與加工對象物的內部中的入射面 相對的面(例如背面) 一側形成改質區(qū)，如果在加工對象物的表面或 者背面發(fā)生沿著切割預定線的分割則能夠容易地切割加工對象物 如 果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠在加工對象物的內部中的表面 一側或者背面一側形成改質區(qū)，由此，由于能夠容易地在表面或者背 面一側形成沿著切割預定線的分割，因此能夠容易地切割加工對象物。 其結果，如篆依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法則能夠進行有效的切割。
在本發(fā)明的激光加工方法中，能夠在入射面上形成電子器件以及 電極圖形中的至少一方，能夠在厚度方向把照射在加工對象物上的激 光的焦點從厚度一 半的位置調節(jié)到接近入射面的位置。如果依據(jù)本發(fā) 明的激光加工方法，則通過在加工對象物的入射面(例如表面)以及 相對的面(例如背面)方向從改質區(qū)生長裂紋，切割加工對象物。如 果在入射面一側形成改質區(qū)，則由于改質區(qū)與入射面的距離比較短， 因此能夠減小裂紋成長方向的偏移。由此，當在加工對象物的入射面 上形成電子器件或者電極圖形時，能夠不損傷電子器件進行切割。另 夕卜，所謂電子器件指的是半導體元件、液晶等顯示裝置、壓電元件等。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內 部對準激光的焦點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切 割預定線在加工對象物的內部形成多光予吸收產生的改質區(qū)的第1工
序；在第l工序以后，通過在加工對象物的厚度方向，在加工對象物 的內部使敬光的焦點對準與第1工序中的激光的聚光位置不同的位 置，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的另外的切割預定線， 在加工對象物的內部，與改質區(qū)立體交叉那樣形成其它的改質區(qū)的第
2工序《
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則由于在加工對象物的切割面 之間交叉的切割中，在成為切割面之間的交叉場所的位置，改質區(qū)與 其它的改質區(qū)沒有重疊，因此能夠防止降低成為交叉場所的位置的切 割精度，由此，能夠進行高精度的切割，
在本發(fā)明的激光加工方法中還能夠從改質區(qū)的側面，在加工對象 物的激光的入射面一側形成其它的改質區(qū)。由此，在成為交叉場所的 (i置，在其它的改質區(qū)形成時由于不會由改質區(qū)散射所照射的激光， 因此能夠均勻地形成其它的改質區(qū)。
在以上說明的本發(fā)明的激光加工方法中具有以下的形態(tài)。
通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的焦點中的峰 值功率密度為1 x10s (W/cm2)以上，脈沖寬度為JUis以下，還能 夠在加工對象物的內部形成包括裂紋區(qū)的改質區(qū)。如果這樣做，則在 加工對象物的內部將發(fā)生由多光子吸收產生的光損傷的現(xiàn)象。根據(jù)該 光損傷，在加工對象物的內部感應熱畸變，由此在加工對象物的內部 形成裂紋區(qū)'該裂紋區(qū)是上述改質區(qū)的一個例子。作為該激光加工方 法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。另外，所謂峰值功率密度 指的是脈沖敫光的焦點的電場強度。
通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的焦點中的峰 值功率密度為1 xl08 (W/cm2)以上，脈沖寬度為1ps以下，還能 夠在加工對象物的內部形成包括熔融處理區(qū)的改質區(qū)。如果這樣做， 則加工對象物的內部通過多光子吸收被局部地加熱，通過該加熱在加 工對象的內部形成熔融處理區(qū)。該熔融處理區(qū)是上述改質區(qū)的一個例 子。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括半導體材料的部 件。
通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的焦點中的峰
值功率密度為1 x108 (W/cm2)以上，脈沖寬度為]ys以下，還能 夠在加工對象物的內部形成包括作為折射率變化的區(qū)域的折射率變化 區(qū)的改質區(qū)。這樣，如果使脈沖寬度極短，在加工對象物的內部引起 多光子吸收，則由多光子吸收產生的功率不轉化為熱能，而是在加工 對象物的內部感應離子價變化、結晶或者分極取向狀態(tài)等的永久的構 造變化，生成折射率變化區(qū)。該折射率變化區(qū)是上述改質區(qū)的一個例 子。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。
在加i對象物上照射的激光的焦點在厚度方向的位置調節(jié)能夠
包括-通過把在加工對象物上照射的激光的焦點在厚度方向中的所希望 的位置作為從入射面到內部的距離，用加工對象物對于在加工對象物 上照射的激光的折射率除該距離，運算厚度方向中的加工對象物的相 對移動量的數(shù)據(jù)的運算工序；為了使在加工對象物上照射的激光的焦 點位于入射面上，運算所必需的厚度方向中的加工對象物的其它的相 對移動量的數(shù)據(jù)的其它的運算工序；根據(jù)其它的相對移動量的數(shù)據(jù)使 加工對象物沿著厚度方向相對移動的移動工序；在移動工序以后，才艮 據(jù)相對移動量的數(shù)據(jù)使加工對象物沿著厚度方向相對移動的其它的移 動工序。如果這樣做，則能夠以入射面為基準，把加工對象物的厚度 方向中的激光的焦點的位置調節(jié)到加工對象物的內部的預定位置。即， 在以入射面為基準的情況下，加工對象物的厚度方向中的加工對象物 的相對移動量和加工對象物對于在加工對象物上照射的激光的折射率 之積成為從入射面到激光的焦點的距離。從而，如果使加工對象物移 動到通過用上述折射率除從入射面到加工對象物的內部的距離得到的 相對移動量，則能夠使激光的焦點對準加工對象物的厚度方向中的所 希望的位置。
本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為l[lS以 下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖
激光的焦點的峰值功率密度為1 xio8(W/cm2)以上的聚光裝置；沿 著加工對象物的切割預定線使得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點
相對移動的移動裝置；作為用于把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦
點對準加工對象物的內部的所希望的位置的厚度方向中的加工對象物 的相對移動量的數(shù)據(jù)，存儲把所希望的位置作為從由激光光源出射的 沖激光入射到加工對象物的入射面到內部的距離，通過用加工對象 物對于從激光光源出射的脈沖激光的折射率除該距離得到的相對移動
量的數(shù)據(jù)的存儲裝置；為了使由聚光裝置聚先了的脈沖激光的焦點對 準入射面，運算所必需的厚度方向中的加工對象物的其它的相對移動 -量的數(shù)據(jù)的運算裝置；根據(jù)由存儲裝置存儲的相對移動量的數(shù)振以及 由運算裝置運算了的其它的相對移動量的數(shù)據(jù)，使加工對象物沿著厚 度方向相對移動的其它的移動裝置.
另外，本發(fā)明的激光加工裝置的特征在亍具備出射脈沖寬度為i p s以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的
月泉沖激光的焦點的峰值功率密度為1 xlO氣W/cm"以上的聚光裝置；
4吏得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點對準加工對象物的內部的裝
置；在加工對泉物的厚度的范圍內調節(jié)由聚光裝置聚光了的脈沖激光
的焦點的在置的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈斗激光的焦
點相對移動的移動裴置。
如果依據(jù)這些本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)與上述本發(fā)明的激 光加工方法相同的痤由，能夠進行在加工對象物的表面不發(fā)生熔融或 者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工，或者能夠進行卑加工 對象物的內部控制了加工對象物的厚度方向中的脈沖激光的焦點的位 置的激光加工。


圖l是用本實施形態(tài)的激光加工方法正在進行加工的加工對象物 的平面圖。
圖2是沿著圖l所示的加工對象物的ii一n線的剖面圖。
圖3是用本實施形態(tài)的激光加工方法進行激光加工以后的加工對
象物的平面圖。
圖4是沿著圖3所示的加工對象物的IV—IV線的剖面圖。
圖5是沿著圖3所示的加工對象物的V—V線的剖面圖。 圖6是用本實施形態(tài)的激光加工方法切割了的加工對象物的平面圖。
圖7是示出本實施形態(tài)的激光加工方法中的電場強度與裂纟丈大小 的關系的曲線圖。
圖8是本實施形態(tài)的激光加工方法的第l工序中的加工對象物的 剖面圖。
圖9是本實施形態(tài)的激光加工方法的第2工序中的加工對象物的 剖面圖。
圖IO是本實施形態(tài)的激光加工方法的第3工序中的加工對象物 的剖面圖。
圖11是本實施形態(tài)的激光加工方法的第4工序中的加工對象物 的剖面圖。
圖12示出了用本實施形態(tài)的激光加工方法切割了的硅晶片的一 ,s分中的剖面的照片u
圖13是示出本實施形態(tài)的激光加工方法中的激光的波長與硅基 板的內部透射率的關系的曲線圖。
圖14是能夠在本實施形態(tài)的第1例的激光加工方法中使用的激 光加工裝置的概略結構圖。
圖15是用于說明本實施形態(tài)的第1例中的激光加工方法的流程
圖》
圖16是用于說明能夠用本實施形態(tài)的第l例的激光加工方法進 《亍切割的圖形的加工對象物的平面閨。
圖17是說明設置多個激光光源的本實施形態(tài)的第l例的激光加 工方法的模式圖.
圖18是說明設置多個激光光源的本實施形態(tài)的第l例的其它激 光加工方法的模式圖。
圖19是示出在本實施形態(tài)的第2例中，保持為晶片板狀態(tài)的壓 電元件晶片的概略平面圖。
圖20是示出在本實施形態(tài)的第2例中，保持為晶片板狀態(tài)的壓 電元件晶片的概略剖面圖。
圖21是用于說明本實施形態(tài)的第2例的切割方法的流程圖。
圖22是用本實施形態(tài)的第2例的切割方法正在照射激光的光透 射性材料的剖面圖。
圖23是用本實施形態(tài)的第2例的切割方法照射了激光的光透射 ^i材料的平面圖。
圖24是沿著圖23所示的光透射性材料的XXIV—XXIV線的剖面圖。
圖25是沿著圖23所示的光透射性材料的XXV—XXV線的剖面圖。
圖26是沿著延緩焦點移動速度時的圖23所示的光透射性材料的 XX V—XX V線的剖面圖。
圖27是沿著進一步延緩焦點移動速度時的圖23所示的光透射性 矛才料的XXV—XXV線的剖面圖。
圖28是示出本實施形態(tài)的第2例的切割方法的第1工序的壓電 元件晶片等的剖面圖。
圖29是示出本實施形態(tài)的第2例的切割方法的第2工序的壓電 元件晶片等的剖面圖，
圖30是示出本實施形態(tài)的第2例的切割方法的第3工序的壓電 元件晶片等的剖面圖。
圖31是示出本實施形態(tài)的第2例的切割方法的第4工序的壓電 元件晶片等的剖面圖。
圖32是示出本實施形態(tài)的第2例的切割方法的第5工序的壓電 元件晶片等的剖面圖。
圖33示出通過照射線偏振光的脈沖激光在內部形成了裂紋區(qū)的 樣品的平面照片。
圖34示出了通過照射圃偏振光的脈沖激光在內部形成了裂紋區(qū) 的樣品的平面照片。
圖35是沿著圖33所示樣品的XXXV—XXXV線的剖面圖。
圖36是沿著圖34所示樣品的XXXVI—XXXVI線的剖面圖。
圖37是沿著用本實施形態(tài)的第3例的激光加工方法形成了裂紋 區(qū)的加工對象物的切割預定線部分的平面圖》
圖38是沿著用作為比較的激光加工方法形成了裂紋區(qū)的加工對 象物的切割預定線部分的平面圖.
圖39是示出生成了本實施形態(tài)的第3例的橢圓偏振光的激光和 用其形成的裂紋區(qū)。
圖40是本實施形態(tài)的第3例的激光加工裝置的概略結構圖。
圖41是包含在本實施形態(tài)的第3例中的橢圓率調節(jié)單元中的1 /4波長板的斜視圖。
圖42是包含在本實施形態(tài)的第3例中的90度旋轉調節(jié)單元中的 1/2波長板的斜視圖。
圖43是用于說明本實施形態(tài)的第3例的激光加工方法的流程圖。
圖44是用本實施形態(tài)的第3例的激光加工方法照射了具有橢圓 偏振光的激光的硅晶片的平面圖。
圖45是用本實施形態(tài)的第3例的激光加工方法照射了具有線偏 振光的激光的硅晶片的平面圖，
圖46是在圖44所示的硅晶片上用本實施形態(tài)的第3例的激光加 工方法照射了具有橢圓偏振光的激光的硅晶片的平面圖。
圖47是在圖45所示的硅晶片上用本實施形態(tài)的第3例的激光加 工方法照射了具有線偏振光的激光的硅晶片的平面圖。
圖48是本實施形態(tài)的第4例的激光加工裝置的概略結構圖。
圖49是在圖44所示的硅晶片上用本實施形態(tài)的第4例的激光加 工方法照射了具有橢圓偏振光的激光的硅晶片的平面圖。
圖50是使用本實施形態(tài)的第5例的激光加工方法比較大地形成 了裂紋點時的加工對象物的平面圖。
圖51是沿著圖50所示的切割預定線上的LI一LI切割了時的剖面圖。
圖52是沿著圖50所示的切割預定線上的LII一LII切割了時的 剖面圖.
圖53是沿著圖50所示的切割預定線上的LHI—LIII切割了時的 剖面圖.
圖54是沿著圖50所示的切割預定線上的LIV—LIV切割了時的 告'J面圖。
圖55是沿著圖50所示的切割預定線切割了時的剖面圖。 圖56是使用本實施形態(tài)的第5例的激光加工方法比較小地形成 了裂紋點時的沿著切割預定線的加工對象物的剖面圖。
圖57是沿著切割預定線切割了圖56所示的加工對象物的平面圖。
圖58是示出使用預定數(shù)值孔徑的聚光用透鏡在加工對象物的內 部聚光了脈沖激光的狀態(tài)的加工對象物的剖面圖。
圖59是包括以由圖58所示的激光的照射產生的多光子吸收為原 因形成的裂纟丈點的加工對象物的剖面圖，
圖60是使用了比圖58所示的例子大的數(shù)值孔徑的聚光用透鏡時 的加工對象物的剖面圖。
圖61是包括以由圖60所示的激光的照射產生的多光子吸收為原 因形成的裂纟文點的加工對象物的剖面圖，
圖62是使用了比圖58所示的例子小的功率的脈沖激光時的加工 對象物的剖面圖。
圖63是包括以由圖62所示的激光的照射產生的多光子吸收為原 因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。
圖64是使用了比圖60所示的例子小的功率的脈沖激光時的加工 對象物的剖面圖。
圖65是包括以由圖64所示的激光的照射產生的多光子吸收為原 因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。
圖66是沿著與圖57所示的切割預定線正交的LXVI—LXVI切 割了的剖面固。圖67是本實施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的概略結構圓。
圖68是示出在本實施形態(tài)的第5例的激光加工裝置中具備的總 體控制單元一例的 一部分的框圖。
圖69是示出包含在本實施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體 4空制單元中的相關關系存儲單元的表的 一 例》
圖70是示出包含在本實施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體 4空制單元中的相關關系存儲單元的表的其它例子。
圖71是示出包含在本實施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體 4空制單元中的相關關系存儲單元的表的另 一 個例于。
圖72是本實施形態(tài)的第6例的激光加工裝置的概略結構圖。
圖73示出沒有配置光束擴展器時的由聚光用透鏡進行的激光的
聚光》
圖74示出配置了光束擴展器時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。
圖75是本實施形態(tài)的第7例的激光加工裝置的概略結構圖。
圖76示出沒有配置可變光闌時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。
圖77示出配置了可變光闌時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。
圖78是本實施形態(tài)的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控 制單元的一例的框圖.
圖79是本實施形態(tài)的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控 制單元的另一例的框圖。
圖80是本實施形態(tài)的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控 制單元的又一例的框圖。
圖81是沿著用本實施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的 加工對象物的切割預定線部分的一例的平面圖。
圖82是沿著用本實施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的 加工對象物的切割預定線部分的另一例的平面圖。
圖83是沿著用本實施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的
加工對象物的切割預定線部分的又一例的平面圖。
圖84是本實施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的激光光源中具備 的Q開關激光的概略結構圖。
圖85是示出本實施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的總休控制單 元一例的一部分的框圖。
圖86是示出本實施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的總體控制單 元的其它例的一部分的框圖。
圖87是示出本實施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的總體控制單 元的又一例的 一部分的框圖。
圖88是示出本實施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的總體控制單 元的又一例的一部分的框圖。
圖89是使用本實施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對象物 的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的一例的斜視圖。
圖90是形成了從圖89所示的裂紋區(qū)延伸的裂紋的加工對象物的 斜視圖。
圖91是使用本實施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對象物
的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的其它例子的斜視圖。
圖92是使用本實施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對象物
的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的又一例的斜視圖，
圖93是示出激光的焦點位于加工對象物的表面的狀態(tài)。
閨94是示出激光的焦點位于加工對象物的內部的狀態(tài)。
圖95是用于^L明本實施形態(tài)的第9例的激光加工方法的流程圖。
圖96是使用本實施形態(tài)的第IO例的激光加工方法在加工對象物
的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的一例的斜視圖。 圖97是圖96所示的加工對象物的部分剖面圖。 圖98是使用本實施形態(tài)的第lO例的激光in工方法在加工對象物
的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的其它例的斜視圖。 圖99是圖98所示的加工對象物的部分剖面圖。 圖100是使用本實施形態(tài)的第10例的激光加工方法在加工對象
物的內部形成了裂紋區(qū)的加工對象物的又一例的斜視圖。
具體實施例方式
以下，使用

本發(fā)明理想的實施形態(tài)。本實施形態(tài)的叛光 力口工方法以及激光加工裝置通過多光子吸收形成改質區(qū)。多光子吸收 是在使激光的強度非常大的情況下發(fā)生的現(xiàn)象。首先，簡單地說明多 光子吸收
與材科的吸收帶隙Eg相比校，如果光子的功率hv小，則成為光 學上的透明，由此，在材料中發(fā)生吸收的條件是hv >EG。但是，即 使是光學上的透明，如果使激光的強度非常大，則在iihv 〉Eg的條件 (n-2、 3、 4、…)下在材料中發(fā)生吸收。把該現(xiàn)象稱為多光子吸收。 在脈沖波的情況下，激光的強度由激光的焦點的峰值功率密度(W/ cm2)決定，例如，在峰值功率密度為l xl08 (W/cm2)以上的條件 下發(fā)生多光于吸收。峰值功率密度根振(焦點中的激光的每一個脈沖 的能量)+(激光的光束點截面積x脈沖寬度)求出。另外，在連續(xù)
波的情況下，激光的強度由激光的焦點的電場強度(W/cm2)決定。 ^f吏用圖1~圖6說明利用這種多光子吸收的本實施形態(tài)的激光加 工的原理。圖1是正在進行激光加工的加工對象物1的平面圖，圖2
是沿著圖i所示的加工對象物i的ii一n線的剖面圖，圖3是激光加
工后的加工對象物1的平面圖，圖4是沿著圖3所示的加工對象物1 的IV—IV線的剖面圖，圖5是沿著圖3所示的加工對象物1的V—V 線的剖面圖，圖6是被切割了的加工對象物1的平面閨。
如圖1以及圖2所示，在加工對象物l的表面3上有切割預定線 5。切割預定線5是直線形延伸的假想線。本實施形態(tài)的激光加工在產 生多光子吸收的條件下，在加工對象物1的內部對準焦點P，在加工 對象物l上照射激光，形成改質區(qū)7。另外，所謂焦點是激光L聚光 了的位置。
通過沿著切割預定線5(即沿著箭頭A方向)使激光L相對移動， ^:焦點P沿著切割預定線5移動。由此，如圖3~圖5所示，沿著切
割預定線5僅在加工對象物1的內部形成改質區(qū)7。本實施形態(tài)的激 光加工方法不是通過加工對象物吸收激光L使加工對象物l發(fā)熱形 成改質區(qū)7,而是使激光L透過加工對象物i，在加工對象物1的內部 發(fā)生多光子吸收形成改質區(qū)7 由此，在加工對象物i的表面3上由 于幾^^不吸收激光L,因此不熔融加工對象物1的表面。
在加工對象物l的切割中，如果在切割的位置具有起點，則由于 加工對象物i從該起點開始分割，因此如圖6所示能夠以比較小的力 切割加工對象物1。由此，能夠在加工對象物1的表面3上不發(fā)生不 必要的分割進行加工對象物1的切割。
另外，以改質區(qū)作為起點的加工對象物的切割考慮以下兩種情 況。 一種情況是在改質區(qū)形成以后，通過在加工對象物上加入人為的 力> 以改質區(qū)作為起點分割加工對象物后切割加工對象物。這是例如 在加工對象物的厚度大時的切割。所謂加入人為的力，例如，沿著加 工力]"象物的切割預定線在加工^t象物上加入彎曲應力或折斷應力，或 者通過在加工對象物上提供溫差，使得發(fā)生熱應力。
另一種情況是通過形成改質區(qū)，以改質區(qū)為起點，朝向加工對象 物的截面方向(厚度方向)自然分割，其結果切割加工對象物。該切 割例如在加工對象物的厚度小時，能夠在改質區(qū)為1個的情況下進行， 在加工對象物的厚度大時，能夠通過沿著厚度方向形成多個改質區(qū)進 -f亍。另外，在該自然分割的情況下，由于也在切割的位置的表面上， 不分割到沒有形成改質區(qū)的部分，能夠僅割斷形成了改質區(qū)的部分， 因此能夠4艮妤地控制割斷。近年來，由于硅晶片等半導體晶片的厚度 具有越來-越薄的傾向，因此這種控制性良好的割斷方法非常有效。
進而，在本實施形態(tài)中，作為由多光子吸收形成的改質區(qū)，有以 下的(1) ~ (3)。
(1)改質區(qū)是包括一個或者多個裂紋的裂紋區(qū)的情況
在加工對象物(例如由玻璃或者LiTa03構成的壓電材料)的內 部對準焦點，在焦點中的電場強度為1 xl08(W/cm2)以上而且脈沖 寬度為lus以下的條件下照射激光.該脈沖寬度的大小是使得發(fā)生多
光子吸收而且在加工對象物表面不產生多余的損傷，僅在加工對象物 的內部能夠形成裂故區(qū)的條件。由此，在加工對象物的內部發(fā)生由多 光子吸收產生的光學損傷這樣的現(xiàn)象。根據(jù)該光學損傷在加工對象物 的內部誘發(fā)熱畸變，由此在加工對象物的內部形成裂紋區(qū)。作為電場
強度的上限值，例如是1 x1012( W/cm2).脈沖寬度最好是例如lns 200ns。另外，由多光子吸收產生的裂紋區(qū)的形成例如記載在第45次 激光熱加工研究會論文集(1998年12月)的第23頁~第28頁的r由 固體激光高次諧波產生的玻璃基板的內部條紋J中。
本發(fā)明者們通過實驗求出了電場強度與裂紋大小的關系。實驗條
件如下。
(A) 加工對象物硼硅酸玻璃(厚度700pm)
(B) 敫光器
光源半導體激光激勵Nd: YAG激光器 波長1064nm
激光點截面積3.14 4(T8cm2 振蕩形態(tài)Q開關脈沖 重復頻率100kHz 脈沖寬度30ns 輸出輸出〈lmJ/脈沖 激光品質TEM00 偏振光特性線偏振光
(C) 聚光用透鏡 對于激光波長的透射率60%
(D) 放置加工對象物的栽置臺的移動速度100mm/秒 另外，所謂激光品質是TEM的，意味著聚光性高，而且能夠聚光
到激光的波長左右。
圖7是表示上迷實驗結果的曲線。橫軸是峰值功率密度，由于激 光是脈沖激光，因此電場強度用峰值功率密度表示.縱軸示出由l個 務K沖的激光在加工對象物的內部形成的裂紋部分(裂紋點)的大小，
匯集裂紋點構成裂紋區(qū)。裂紋點的大小是在裂紋點的形狀中為最大部
分的大小。曲線中用黑圓圓表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(c)的倍率為
100倍，數(shù)值孔徑(NA )為0.80的情況,.另 一方面，曲線中用白圓閨 表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍，數(shù)值孔徑(NA)為 0.55的情況?？芍獜姆逯倒β拭芏葹閕011 (、V/cm2)左右開始在加工 對象物的內部發(fā)生裂紋點，隨著峰值功率密度加大，裂紋點也加大。
其次，使用圖8-圖li說明在本實施形態(tài)的激光加工方法中，由 裂紋區(qū)形成產生的加工對象物切割的機理。如圖8所示，在產生多光 子吸收的條件下在加工對象物1的內部對準焦點P，在加工對象物1 上照射激光L，沿著切割預定線在內部形成裂紋區(qū)9 裂紋區(qū)9是包括 1個或者多個裂紋的區(qū)域。如圖9所示，以裂紋區(qū)9為起點進一步生 長裂紋，如圖IO所示，裂紋到達加工對象物1的表面3和背面21， 如圖ll所示，通過分割加工對象物l來切斷加工對象物l。到達加工 對象物的表面和背面的裂紋既有自然生長的情況，也有通過在加工對 象物上加入力生長的情況
(2)改質區(qū)是熔融處理區(qū)的情況
在加工對象物(例如硅那樣的半導體材料)的內部對準焦點，在 焦點中的電場強度為1 x108 (，W/on2)以上而且脈沖寬度為lps以 下的條件下照射激光，由此，加工對象物的內部通過多光子吸收被局 部；屯加熱。通過該加熱在加工對象物的內部形成熔融處理區(qū)，所謂溶 融處理區(qū)意味著一旦熔融后再次固化的區(qū)域、熔融狀態(tài)中的區(qū)域以及 從熔融幵始進行再次固化的狀態(tài)中的區(qū)域中的至少某一種。另外，還 能夠指熔融處理區(qū)相變化的區(qū)域或者結晶構造變化了的區(qū)域。另外， 作為熔融處理區(qū)還能夠指在單晶體構造，非晶體構造，多晶體構造中， 某種構造變化為其它構造的區(qū)域。即，例如，從單晶體構造變化為非 晶體構造的區(qū)域，從單晶體構造變化為多晶體構造的區(qū)域，從單晶體
構造變化為包括非晶體構造以及多晶體構造的區(qū)域。在加工對象物是 單晶硅構造的情況下，熔融處理區(qū)例如是非晶硅構造。另外，作為電 場強度的上限值，例如是1 xl012 (W/cm2)。脈沖寬度最好例如是Ins ~ 200ns。
本發(fā)明者們通過實驗確認了在硅晶片的內部形成熔融處理區(qū)。實 驗條件如下。
(A) 加工對象物硅晶片(厚度350fi!n，外徑4英寸)
(B) 敬.光器
光源半導體激光激勵Nd: YAG激光器 波長1064nm
激光點截面積3.14x10 W 振蕩形態(tài)Q開關脈沖 重復頻率100kHz 脈沖寬度30ns 輸出20"/脈沖 激光品質TEM00 偏振光特性線偏振光
(C) 聚光用透鏡 倍率50倍 NA: 0.55
對于激光波長的透射率60%
(D) 放置加工對象物的載置臺的移動速度100mm/秒
圖12示出了通過上迷條件下的激光加工切割了的硅晶片的一部 分中的剖面的照片。在硅晶片11的內部形成著熔融處理區(qū)13。另外， 根據(jù)上述條件形成的熔融處理區(qū)的厚度方向的大小是100nm左右。
:沈明通過多光子吸收形成了熔融處理區(qū)13的過程。圖13是示出 激光的波長與硅基板的內部的透射率的關系的曲線。其中，除去硅基 板的表面一剩和背面一側的各個反射成分，僅示出內部的透射率。對 亍硅基板的厚度t為50ym， 100nm， 200jim， 500um, 1000Mm 的各種情況示出上迷關系。
例如，在Nd: YAG激光器的波長1064nm中，硅基板的厚度為 500P m以下的情況下，在硅基板的內部激光透過80%以上 如圖12
所示，由于硅晶片11的厚度是350nm,因此由多光子吸收產生的熔 融處理區(qū)形成在硅基板的中心附近，即距表面175pm的部分上。這 時的透射率如果參考厚度20(Uim的跬晶片，則由于成為9(1%以上> 閨此在硅晶片li在內部吸收的激光很少，兒乎全部透過。這一點意味 著不是在硅品片U的內部吸收激光，在硅晶片ll的內部形成了熔融 處理區(qū)(即，通過由激光進行的通常的加熱形成融處理區(qū))，而是通 過多光子吸收形成了熔融處理區(qū)。由多光子吸收進行的熔融處理區(qū)的 形成例如記載在焊接學會全國大會講演概要第66集(2000年4月) 的第72頁~第73頁的r皮秒脈沖激光進行的硅加工特性評價J中。
另外，硅晶片以熔融處理區(qū)為起點，朝向剖面方向發(fā)生分割，通 -過該分割到過硅晶片的表面和背面，最終進行切割。到達硅晶片的表 面和背面的該分割具有自然生長的情況，也有通過在加工對象部上加 入力生長的情況。另外，從熔融處理區(qū)在硅晶片的表面和背面自然生 長分割是從一旦熔融后再次固化的狀態(tài)的區(qū)域生長分割的情況，從熔 融狀態(tài)的區(qū)域生長分割的情況以及從熔融開始再次進行固化的狀態(tài)的 區(qū)域生長分割的情況中的至少某 一 種。在任 一 種情況下切割后的切割 面都如圖12所示僅在內部形成熔融處理區(qū)。在加工對象物的內部形成 炫融處理區(qū)的情況下，由于分割時難以產生偏離切割預定線的不必要 的分割，因此容易進行割斷控制。
(3)改質區(qū)是折射率變化區(qū)的情況
在加工對象物(例如玻璃)的內部對準焦點，在焦點中的電場強 度為1 xio8(W/cm2)以上而且脈沖寬度為Ins以下的條件下照射激 光。如果使脈沖寬度極短，在加工對象物的內部引起多光子吸收，則 由多光子吸收產生的功率不轉化為熱能，在加工對象物的內部感應離 子價變化，結晶或者極化取向等的永久的構造變化，形成折射率變化 區(qū)。作為電場強度的上限值，例如是1 xio12 ( w/cm2) 脈沖寬度 最好例如是lns以下，更理想的是lps以下。由多光子吸收進行的折 ^J"率變化區(qū)的形成例如記載第42次激光熱加工研究會論文集(1997 年11月)第105頁~第111頁的r毫微徵秒激光照射產生的對于玻璃
內部的光感應構造形成J中，
其次說明本實施形態(tài)的具體例子。 .[笫1例]
^兌明本實施形態(tài)的第i例的激光加工方法。圖i4是能夠在該方
法中使用的激光加工裝置100的概略結構圖。激光加工裝置100具備 發(fā)生激光L的激光光源101;為了調節(jié)激光的輸出或者脈沖寬度等控 制激光光源101的激光光源控制單元102;配置成具有激光的反射功 能而且把激光的光軸朝向改變90°的分色鏡103;聚光由分色鏡103反 4于的激光的聚光用透鏡105;放置照射了由聚光用透鏡105聚光了的 -激光的加工對象物1的載置臺107;用于使載置臺107沿著X軸方向 移動的X軸載物臺109;用于使栽置臺107沿著與X軸方向正交的Y 殺b方向移動的Y軸載物臺111;用于使栽置臺107沿著與X軸以及Y 軸方向正交的Z軸方向移動的Z軸栽物臺U3;用于控制這三個載物 臺109、 111、 113的移動的載物臺控制單元115。
由于Z軸方向是與加工對象物1的表面3正交的方向，因此成為 入射到加工對象物1的激光的焦點深度的方向。由此，通過使Z軸載 物臺113沿著Z軸方向移動，能夠在加工對象物1的內部對準激光的 焦點.P。另外，該焦點P沿著X ( Y)軸方向的移動通過由X ( Y)軸 載物臺109 (111)使加工對象物1沿著X ( Y)軸方向移動而進行。X (Y)軸栽物臺109 ( 111)是移動裝置的一個例子。
激光光源101是發(fā)生脈沖激光的Nd: YAG激光器。作為能夠在 激光光源101中使用的激光器，除此以外，還有Nd: YV04激光器或 者Nd: YLF激光器或者鈦藍寶石激光器等。在形狀裂紋區(qū)或者熔融 處理區(qū)時，使用Nd: YAG激光器，Nd: YV04激光器，Nd: YLF激 光器比較適宜。在形成折射率變化區(qū)域時，使用鈦藍寶石激光器比較 適宜，
第1例中，在加工對象物1的加工中使用脈沖激光，而如果能夠 引起多光子吸收則也可以是連續(xù)波激光。另外，在本發(fā)明中激光包括 、激光束的舍義。聚光用透鏡105是聚光裝置的一個例子。Z軸載物臺
113是把激光的焦點對準在加工對象物的內部的裝置的一個例子。通 過使聚光用透鏡10 5沿著Z軸方向移動，能夠在加工對象物的內部對 準激光的焦點。
激光加工裝置100還具備為了用可見光線照明放置在我置臺107 上的加工對象物1而發(fā)生可見光線的觀察用光源117;配置在與分色 鏡103以及聚光用透鏡105相同光軸上的可見光用的光束分裂器119。 在光束分裂器119與聚光用透鏡105之間配置著分色鏡103。光束分 裂器119配置成使得具有反射可見光線的大約一半，透過其余一半的 功能，而且把可見光線的光軸朝向改變卯° 從觀察用光源117發(fā)生 的可見光線由光束分裂器119反射大約一半，該被反射的可見光線透 過分色鏡103以及聚光用透鏡105,照明包括加工對象物i的切割預 定線5等的表面3
激光加工裝置100還具備配置在與光束分裂器119，分色鏡103 以及聚光用逸鏡105相同光軸上的攝影元件121以及成像透鏡123。 作為攝影元件121例如有CCD (電荷耦合器fr )照相機。照明包括切 割預定線5等的表面3的可見光線的反射光透過聚光用透鏡105,分 色鏡103,光束分裂器119,由成像透鏡123成像，由攝影元件121攝 影，成為攝影數(shù)據(jù)。
激光加工裝置IOO還具備輸入從攝影元件121輸出的攝影數(shù)據(jù)的 攝影數(shù)據(jù)處理單元125;控制激光加工裝置100總體的總體控制單元 127;監(jiān)視器129。攝影數(shù)據(jù)處理單元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)運算用于在表 面3上對準由觀察用光源117發(fā)生的可見光的焦點的焦點數(shù)據(jù)。根據(jù) 該焦點數(shù)據(jù)，載物臺控制單元115通過移動控制Z軸載物臺113，使 得在表面3上對準可見光的焦點。因而，攝影數(shù)據(jù)處理單元1.25起到 自動聚光單元的功能.另外，攝影數(shù)據(jù)處理單元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)運 算表面3的放大圖像的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)傳送到總體控制單元 127，由總體控制單元進行各種處理，傳送到監(jiān)視器129。由此，在監(jiān) 視器129上顯示放大圖像等，
在總體控制單元127中輸入來自載物臺控制單元115的數(shù)據(jù)，來
自攝影數(shù)據(jù)處理單元125的圖像數(shù)據(jù)等，通過根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制激光 光源控制單元102,觀察用光源H7以及栽物臺控制單元115,控制激 光加工裝置100總體。因而，總體控制單元U7起到計算機單元的功
乂;h
其次，使川圖14以及圖15說明本實施形態(tài)的第1例的激光加工 方法。圖15是用于說明該激光加工方法的流程圖。加工對象l是硅晶 片。
首先，由未圖示的分光光度計等測定加工對象物1的光吸收特性。 才艮據(jù)該測定結果，對于加工對象物1確定發(fā)生透明的波長或者吸收少 的波長的激光L ( S101)。然后，測定加工對象物l的厚度。根據(jù)厚 度的測定結果以及加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z軸 方向的移動量(Si03),該移動量是為了使激光L的焦點P位于加工 對象物1的內部，以位于加工對象物1的表面3的激光L的焦點為基 準的加工對象物j在Z軸方向的移動量。把該移動量輸入到總體控制 單元127,
把加工對象物1放置在激光加工裝置100的載置臺107上。然后 ^:得從觀察用光源117發(fā)生可見光，照明加工對象物1 (S105)。通 過攝影元件121拍攝包括被照明了的切割預定線5的加工對象物i的 表面3,該攝影數(shù)據(jù)傳送到攝影數(shù)據(jù)處理單元125。根據(jù)該攝影數(shù)據(jù)， 攝影數(shù)據(jù)處理單元125計算觀察用光源117的可見光的焦點位于表面 3那樣的焦點數(shù)據(jù)(S107)。
該焦點數(shù)據(jù)傳送到栽物臺控制單元115。載物臺控制單元115根 據(jù)該焦點數(shù)據(jù)，使Z軸栽物臺113向Z軸方向移動(S109).。由此， 觀察用光源117的可見光的焦點位于表面3上。另外，攝影數(shù)據(jù)處理 單元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)，計算包括切割預定線5的加工對象物1的表 面3的放大圖像數(shù)據(jù)。該放大圖像數(shù)椐經過總體控制單元127傳送到 監(jiān)視器129，由此，在監(jiān)視器129上顯示切割預定線5附近的放大圖 像。
在總體控制單元127中預先輸入在步驟S103中決定的移動量數(shù)
據(jù)，該移動量數(shù)據(jù)傳送到栽物臺控制單元115。載物臺控制竿元115 才艮據(jù)該移動量數(shù)據(jù)，由Z軸載物臺113沿著Z軸方向移動加工對象物 1，使得激光L的焦點P處于成為加工對象物1的內部的位置(SU1)。 接著，從激光光源101發(fā)生激光L，在加工對象物1的表而3的 切割預定線5上照射激光L。由于激光L的焦點P位于加工對象物1 的內部，因此僅在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)。然后，沿著 切割預定線5使X軸栽物臺109或者Y軸載物臺111移動，沿著切割 預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)(S113)。然后，通 過使加工對象物1沿著切割預定線5彎曲，切割加工對象物l(SllS)。 由此，把加工對象物l分割為硅芯片，
i兌明第l例的效果。如果依據(jù)第l例，則在引起多光子吸收的條 付-下，而且在加工對象物1的內部對準焦點P，沿著切割預定線5照 4t脈沖激光.而且，通過使X軸載物臺K)9或者Y軸栽物臺111移動， 4吏焦點P沿著切割預定線5移動。由此，沿著切割預定線5在加工對 象物1的內部形成改質區(qū)(例如裂紋區(qū)，熔融處理區(qū)，折射率變化區(qū))。 如果在加工對象物的切割位置有若干個起點，則能夠用比較小的力分 割力口工對象物進行切割。因而，通過把改質區(qū)作為起點沿著切割預定 線5分割加工對象物1，能夠用比較小的力切割加工對象物l。由此， 能夠在加工對象物1的表面3上不發(fā)生偏離切割預定線5的不必要的 分割，切割加工對象物1。
另外，如果依據(jù)第l例，則在加工對象物1中引起多光子吸收的 條件下，而且在加工對象物1的內部對準焦點P，在切割預定線5上 照4t脈沖激光L。因而，由于脈沖激光L透過加工對象物1，在加工 對象物l的表面3上幾乎不吸收脈沖激光L，因此表面3不會因為改 質區(qū)形成的原因受到熔融等損傷。
如以上說明的那樣，如果依據(jù)第l例，則能夠在加工對象物l的 表面3上，不發(fā)生偏離切割預定線5的不必要的分割或者熔融，切割 加工對象物1。因而，在加工對象物1例如是半導體晶片的情況下， 在半導體芯片上能夠不產生偏離切割預定線的不必要的分割或者熔
融，從半導體晶片切割出半導體芯片。對于在表面生成著電極圖形的 加工對象物，或者像形成了壓電元件晶片或液晶等顯示裝置的玻璃基 板那樣在表面上形成了電子器件的加工對象物也相同。因而，如杲依 -條第1例，能夠提高通過切割加工對象物所釗成的產品(例如半導體 芯片，壓電器件芯片，液晶等顯示裝置)的成品率
另外，如果依據(jù)第1例，由于加工對象物1的表面3的切割預定 線5不熔融，因此能夠減小切割預定線5的寬度(該寬度例如在半導 體晶片的情況下，是成為半導體芯片的區(qū)域之間的間隔。)。由此， 能夠增加從l片加工對象物l制作的產品的數(shù)量，能夠提高產品的生 產性。
另外，如果依據(jù)第l例，則由于在加工對象物1的切割加工中使 用激光，因此還能夠進行比使用了金剛石刀的切割更復雜的加工。例 如，如圖16所示那樣即使切割預定線5是復雜的形狀，如果依據(jù)第1 例則也能夠進行切割加工。這些效果在后面所述的例子中也相同。
另外，激光光源不限于l個，也可以是多個。例如，圖17是說 明激光光源為多個的本實施形態(tài)的第1例的激光加工方法的模式圖。 i玄方法在加工對象物1的內部對準焦點P,從不同的方向照射從3個 、激光光源15、 17、 19出射的3個激光。來自激光光源15、 17的各個 ，激光從加工對象物1的表面3入射。來自激光光源19的激光從加工對 象物1的背面3入射。如果這樣做，則由于使用多個激光光源，因此 與脈沖激光相比較，即使激光是功率小的連續(xù)波激光，也能夠使焦點 的電場強度成為發(fā)生多光子吸收的大小。根據(jù)同樣的理由，即使沒有 聚光用透鏡也能夠發(fā)生多光子吸收。另外，在該例中，由3個激光光 源15、 17、 19形成焦點P,但本發(fā)明并不限于這種情況，激光光源可 以是多個，
圖18是說明激光光源為多個的本實施形態(tài)的第l例的其它激光 加工方法的模式圖。在該例中，多個激光光源23具備沿著切割預定線 5配置成一列的3個陣列光源單元25、 27、 29。在陣列光源單元25、 27、 29的每一個中，從配置成同一列的激光光源23出射的激光形成l 個焦點(例如焦點P1)。如果依據(jù)該例，則由于能夠沿著切割預定線
5同時形成多個焦點P1、 P2、…，因此能夠提高加工速度。另外，在 該例中，通過在表而3上沿著與切割預定線5正交的方向進行激光掃 描，還能夠同時形成多列改質區(qū)。 [第2例]
其次，說明本發(fā)明的第2例。該例是光透射性材料的切割方法以 及切割裝置。光逄射性材料是加工對象物的一個例子。在該例中，作 為光透射性材料，使用由LiTaO3構成的厚度400y m左右的壓電元件 晶片(基板)。第2例的切割裝置由圖14所示的激光加工裝置100以 及圖19、圖20所示的裝置構成。說明圖19以及圖20所示的裝置。 壓電元件晶片31由作為保持裝置的晶片板(薄膜)33保持。該晶片 板33由保持壓電元件晶片31 —側的面具有粘接性的樹脂制膠帶等構 成，具有彈性《晶片板33由取樣夾具35夾持，放置在載置臺107上。 另夕h壓電元件晶片31如圖19所示，包括在后面被切割分離的多個 /玉電器件芯片37。各個壓電器件芯片37具有電路部分39。該電路部 分39在壓電元件晶片31的表面，形成在每個壓電器件芯片37上，相 ,M務的電路部分39之間形成預定的間距a (80pm左右)，另外，圖 20示出僅在壓電元件晶片31的內部形成了作為改質部分的微小的裂 紋區(qū)9的狀態(tài)。
其次，根據(jù)圖21說明第2例的光透射性材料的切割方法。首先， 測定成為切割對象材料的光透射性材料(在第2例中，是由LiTa03 構成的壓電元件晶片31)的光吸收特性(S201)。光吸收特性能夠通 itf吏用分光光度計等進行測定。如果測定了光吸收特性，則根據(jù)其測 定結果，對于切割對象材料選定出射透明或者吸收少的波長的激光的 激光光源101(S203)。在第2例中，逸定基波波長為1064imi的脈沖 波(PW)型的YAG激光器。該YAG激光器的脈沖的重復頻率是20Hz， 脈沖寬度是6ns,脈沖功率是300fiJ。另外，從YAG激光器出射的激 光L的光點直徑是20ym左右。
接著，測定切割對象材料的厚度(S205)。如果測定了切割對象
材料的厚度，則根據(jù)其測定結果，決定從激光L的光軸方向中的來自 切割對象材料的表面(激光L的入射面)的激光L的焦點的變位量(移 動量)，使得激光L的焦點位于切割對象材料的內部(S207)。激光 L的焦點的變位量(移動量)與切割對象材料的厚度以及折射率相對 應，例如設定為切割對象材料的厚度的1/2的量。
如圖22所示，實際的激光L的焦點P的位置根據(jù)切割對象材料 的環(huán)境氣氛(例如空氣)中的折射率與切割對象材料的折射率的差異， 位于比由聚光造鏡105聚光了的激光L的焦點Q的位置更深入切割對 象材料(壓電元件晶片31)的表面的位置 即，在空氣中的情況下， 成立r激光L的光軸方向中的Z軸栽物臺113的移動量x切割對象材 料的折射率-實際的激光L的焦點移動量J的關系?？紤]上述的關系
(切割對象材料的厚度以及折射率)設定激光L的焦點的變位量(移 動量)。然后，對于配置在X—Y—Z軸載物臺(在本實施形態(tài)中，由 X軸載物臺109， Y軸載物臺111以及Z軸載物臺113構成)上的載 置臺107，放置由晶片板33保持的切割對象材料(S209)。如果結束 切割對象材料的放置，則從觀察用光源117出射光，在切割對象材料 上照射出射的光。而且，根據(jù)攝影元件121中的攝影結果，使Z軸載 物臺113移動進行焦點調整，使得激光L的焦點位于切割對象材料的 表面上(S211) 這里，由攝影元件121拍攝通過觀察用光源117得 到的壓電元件晶片31的表面觀察像，攝影數(shù)據(jù)處理單元125根據(jù)攝影 結果，使得從觀察用光源117出射的光在切割對象材料的表面上聚光 那樣，決定Z軸載物臺113的移動位置，輸出到栽物臺控制單元ii5。 載物臺控制單元115根據(jù)來自攝影數(shù)據(jù)處理單元125的輸出信號，控 制Z軸栽物臺113，使得Z軸載物臺113的移動位置成為從觀察用光 源117出射的光在切割對象材料的表面上聚光，即，使得激光L的焦 點位于切割對象材料的表面上的位置，
如果結束從觀察用光源117出射的光的焦點調整，則使得激光L 的焦點移動到與切割對象材料的厚度以及折射率相對應的焦點
(S213)。這里，使得Z軸栽物臺113沿著激光L的光軸方向移動與
切割對象材料的厚度以及折射率相對應決定的激光L的焦點的變位量 那樣，總體控制單元127向載物臺控制單元115發(fā)送輸出信號，接收 到輸出信號的載物臺控制單元115控制Z軸栽物臺113的移動位置。 :V上述那樣，通過使Z軸栽物臺113沿著激光L的光軸方向移動與切 割對象材料的厚度以及折射率相對應決定的激光L的焦點的變位量， 結束激光L的焦點對于切割對象材料的內部的配置(S215)。
如果結束激光L的焦點對于切割對象材料的內部的配置，則在切 割對象材料上照射激光L的同時，沿著所希望的切割圖形使X軸載物 臺109以及Y軸載物臺111移動(S217)。從激光光源101出射的激 光L如圖2所示，由聚光用透鏡105聚光使得焦點P位于面臨在相鄰 的電路部分39之間形成的預定間距a (如上述那樣是80pm)的壓電 元件晶片31的內部。上述所希望的切割圖形為了從壓電元件晶片31 分離多個壓電器件芯片37，設定成使得在形成于鄰接的電路部分39 之間的間距中照射激光L，用監(jiān)視器129確認激光L的照射狀態(tài)的同 時照射激光L。
這里，在切割對象材料上照射的激光L如圖22所示，由聚光用 逸鏡105以在壓電元件晶片31的表面(激光L入射的面)上形成的電 路部分39中不照射激光L的角度進行聚光。這樣，通過以在電路部分 39中不照射'款光L的角度把激光L進行聚光，能夠防止激光L入射 到電路部分39中，能夠保護電路部分39不被激光L照射，
把從激光光源101出射的激光L進行聚光，使得焦點P位于壓電 元件晶片31的內部，如果該焦點P中的激光L的功率密度超過了切 割對象材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，則僅在作為切割對象材 ;T+的壓電元件晶片31的內部中的焦點P及其附近形成微小的裂紋區(qū) 9。這時，在切割對象材料(壓電元件晶片31)的表面以及背面上幾 乎不產生損傷。
其次，根據(jù)圖23…圖27，說明使激光L的焦點移動形成裂紋的 過程。對于圖23所示的大致正方體形狀的切割對象材料32 (光透射 性材料)，通過照射激光L使得激光L的焦點位于切割對象材料32 的內部，如圖24以及圖25所示，僅在切割對象材料32的內部的焦點 及其附近形成微小的裂紋區(qū)9。另外，控制激光L的掃描或者切割對 象才才料32的移動，使得激光L的焦點沿著與激光L的光軸交叉的切 割對象材料32長度方向D移動.
在從激光光源101脈沖形地出射激光L以后，進行了激光L的掃 描或者切割對象材料32的移動的情況下，裂紋區(qū)9如圖25所示，沿 著切割對象材料32的長度方向D，形成具有與激光L的掃描速度或者 切割對象材料32的移動速度相對應的間隔的多個裂紋區(qū)9。通過使激 光L的掃描速度或者切割對象材料32的移動速度遲緩，如圖26所示， 能夠縮短裂紋區(qū)9之間的間隔，增加所形成的裂紋區(qū)9的數(shù)量。另外， 通過使激光L的掃描速度或者切割對象材料的移動速度進一步遲緩， 如圖27所示，沿著激光L的掃描方向或者切割對象材料32的移動方 向，即沿著敫光L的焦點的移動方向連續(xù)地形成裂紋區(qū)9.裂纟丈區(qū)9 之間的間隔(所形成的裂紋區(qū)9的數(shù)量)的調整能夠通過使激光L的 重復頻率以及切割對象材料32(X軸載物臺或者Y軸裁物臺)的移動 速度的關系復生變化實現(xiàn)，另外，通過提高激光L的重復頻率以及切 割對象材料32的移動速度還能夠提高生產率。
如果沿著上述所希望的切割圖形形成了裂紋區(qū)9 (S219)，則通 過物理的外力加入或者環(huán)境變化等，在切割對象材料內，特別是在形 成了裂紋區(qū)9的部分中產生應力，生長僅在切割對象材料的內部(焦 點及其附近)形成的裂紋區(qū)9，把切割對象材料在形成了裂紋區(qū)9的 位置進行切割(S221)
其次，參照圖28~圖32，說明由于物理的外力加入引起的切割 對象材料的切割。首先，沿著所希望的切割圖形形成了.裂紋區(qū)9的切 割對象材料(壓電元件晶片31)由取樣夾具35夾持的晶片板33保持 的狀態(tài)下配置在切割裝置中。切割裝置具有后述那樣的吸引夾頭34, 連接該吸引34的吸引泵(未圖示)，加壓滾針36 (按壓部件)，使 加壓滾針36移動的加壓滾針驅動裝置(未圖示)等。作為加壓滾針驅 動裝置，能夠使用電動或者油壓等調節(jié)器。另外，在圖28 圖32中，
省略了電路部分39的圖示。
如果把壓電元件晶片31配置在切割裝置中，則如圖28所示，使 吸引夾頭34接近與分離的壓電器件芯片37相對應的位置。在把吸引 夾頭34接近或者搭接到分離的壓電器件芯片37的狀態(tài)下通過使吸引 泵身t置動作，如固29所示，使分離的壓電器件芯片37(壓電元件品 片31)吸附到吸引夾頭34上。如果使分離的壓電器件芯片37 (壓電 元件晶片31)吸附到吸引夾頭34上，則如圖30所示，使加壓滾針36 從晶片板33的背面(保持了壓電元件晶片31的面的背面) 一側移動 到與分離的壓電器件芯片37相對應的位置。
在加壓滾針36搭接到晶片板33的背面以后，如果進一步使加壓 錄14十36移動，則在晶片板33變形的同時通過加壓滾針36從外部在壓 電元件晶片31上加入應力，在形成著裂紋區(qū)9的晶片部分上根據(jù)應力 生長裂紋區(qū)9。通過裂紋區(qū)9生長到壓電元件晶片31的表面以及背面， 壓電元件晶片31如圖31所示，在分離的壓電器件芯片37的端部被切 割，從壓電元件晶片31分離壓電器件芯片37。另外，晶片板33如上 述那樣由于真有粘接性，因此能夠防止被切割分離了的壓電器件芯片 37飛散。
如果壓'電器件芯片37從壓電元件晶片31分離，則使吸引夾頭34 以及加壓滾針36沿著從晶片板33離開的方向移動。如果吸引夾頭34 以及加壓滾針36移動，則由于被分離了的壓電器件芯片37吸附在吸 引夾頭34上，因此如圖32所示，離開晶片板33,這時，使用未圖示 離子氣體送風裝置，沿著圖32中箭頭B方向輸送離子氣體，把被分離 并且吸附在吸引夾頭34上的壓電器件芯片37和由晶片板33保持著的 壓電元件晶片31 (表面)進行離子氣體清洗。另外，代替離子氣體清 洗，也可以設置吸引裝置，通迚吸引灰塵等進行被切割分離了的壓電 器件芯片37以及壓電元件晶片31的清洗。作為根據(jù)環(huán)境變化把切割 對象材料進行切割的方法，存在對于僅在內部形成了裂紋區(qū)9的切割 對象材料提供溫度變化的方法。這樣，通過對于切割對象材料提供溫 度變化，使得在形成了裂紋區(qū)9的材料部分中產生熱應力，能夠使裂
紋區(qū)9生長，把切割對象材料進行切割。
這樣，在第2例中，用聚光用透鏡105把從激光光源101出射的 激光L進行聚光使得其焦點位于光透射性材料(壓電元件晶片31)的 內部；焦點中的激光L的功率密度超過光透射性材料的光損傷或者光 絕緣破杯的閾值，僅在光透射性材料的內部中的焦點及其附近形成微 小的裂紋區(qū)9。而且，由于在所形成的裂紋區(qū)9的位置切割光透射性 射料，因此所發(fā)生的灰塵量極低，發(fā)生切割損傷，屑片或者材料表面 中的裂紋等的可能性也極低。另外，由于沿著通過光透射性材料的光 損傷或者光絕緣破壞所形成的裂紋區(qū)9切割光透射性材料，因此能夠 提高切割的方向稔定性，能夠容易地進行切割方向的控制.另外，與 用金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，因此能夠增加從 1個光透射性材料切割的光透射性材料的數(shù)量。其結果，如果依據(jù)第2 例，能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料.
另外，由于通過物理的外力加入或者環(huán)境變化等使得在切割對象 材料內產生應力，生長所形成的裂紋區(qū)9,切割光透射性材料(壓元 ^t晶片31)，因此能夠在所形成的裂紋區(qū)9的位置可靠地切割光透射 性材料。
另外，由于通過使用加壓滾針36在光透射性材料(壓電元件晶 片31)上加入應力，j吏裂紋區(qū)9生長，切割光透射性材料，因此能夠 在所形成的裂紋區(qū)9的位置更可靠地切割光透射性材料。
另外，在按照每個壓電器件芯片37切割分離形成了多個電路部 分39的壓電元件晶片31 (光透射性材料)的情況下，由于用聚光用 透鏡105把激光L進行聚光，使得焦點位于與形成在鄰接的電路部分 39之間的間距面對的晶片部分的內部，生成裂紋區(qū)9，因此能夠在形 成于鄰接的電路部分39之間的間距的位置，可靠地切斷壓元件晶片 31。
另外，通過光透射性材料(壓電元件晶片31)的移動或者掃描激 光使焦點沿著與激光L的光軸交叉的方向，例如正交的方向移動，沿 著焦點的移動方向連續(xù)地形成裂紋區(qū)9，能夠進一步提高切割的方向
^t定性，能夠更容易地進行切割的方向控制。
另外，在笫2例中，由于幾乎沒有發(fā)生粉塵的物休，因此不需要 用于防止發(fā)生粉塵的物體飛散的濕潤清潔水，能夠實現(xiàn)切割工序中的 干式工藝。
另外，在第2例中，通過與激光L的非4秦觸加工實現(xiàn)改質部分(裂 纟丈區(qū)9)的形成，因此不會發(fā)生由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐 久性、交換頻度的問題。另外在第2例中，如上所述，由于用與激光 JL的非接觸加工實現(xiàn)改質部分(裂紋區(qū)9)的形成，因此沿著沒有完全 切斷光透射性材料而切劃光透射性材料那樣的切割圖形切割光透射性 豐t料。本發(fā)明不限亍上述的第2例，例如，光透射性材料不限于壓電 元件晶片31,也可以是半導體晶片、玻璃基板等。還能夠根據(jù)切割的 -光透射性材扦的光吸收特性，適宜地選擇激光光源101。另外,在第2 例中，作為改質部分使得通過照射激光L形成微小的裂紋區(qū)9，但是 并不限于這幹情況。例如，作為激光光源101通過使用超短脈沖的激 光光源(例如毫微徵秒(fs)激光器)，能夠形成折射率變化(高折 務t率)的改質部分，利用這種機械特性的變化，能夠不發(fā)生裂紋區(qū)9 而切割光透射性材料。
另外，在激光加工裝置100中，通過使Z軸載物臺113移動進行 激光L的焦點調整，但是不限于這種情況，也能夠通過使聚光透鏡105 沿著激光L的光軸方向移動進行焦點調整。
另外，在激光加工裝置100中，使得按照所希望的切割圖形移動 X軸載物臺109以及Y軸載物臺111,但是并不限于這種情況，也可 以按照所希望的切割圖形掃描激光L。
另外，以上是把壓電元件晶片31吸附在吸引夾頭34上以后由加 壓滾針36切割壓元件晶片31，但是并不限于這種情況，也可以在用 加壓滾針36切割壓電元件晶片31以后，使被切割分離了的壓電器件 芯片37吸附在吸引夾頭34上。另外，在使壓電元件晶片31吸附在吸 引夾頭34上以后，通過用加壓滾針36切割壓電元件晶片31，用吸引 夾頭34覆蓋被切割分離了的壓電器件芯片37的表面，能夠防止在壓
電器件芯片37的表面上附著灰塵等。
另外，作為攝影元件121通過使用紅外線用的元件，利用激光L 的反射光能夠進行焦點調整。這種情況下，代替使用分色鏡103，使 用半反射鏡，需要在該半反射鏡與激光光源101之間配置抑制對于激 光光源101的返回光的光學元件。另外，這時最好把在焦點調整時從 激光光源101出射的激光L的輸出設定為比用于裂紋形成的輸出低的 功率值，使得不會由用于進行焦點調整的激光L在切割對象材料上產 生損傷。
從第2例的觀點出發(fā)說明本發(fā)明的特征以下。
本發(fā)明的光透射性材料的切割方法的特征在于具備把從激光光 源出射的激光進行聚光使得其焦點位于光透射性材料的內部，僅在光 透射性材料的內部中的焦點及其附近形成改質部分的改質部分形成工 序；在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料的切割工序。
在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，在改質部分形成工序 中，通過把敫光進行聚光使得激光的焦點位于光透射性材料的內部， 僅在光透射性材料的內部中的焦點及其附近形成改質部分。在切割工 序中，在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料，使得產生灰塵 的量極低，便得發(fā)生切割損傷，屑片或者材料表面中的裂紋的可能性 也極低。另外，由于在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料， 因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進行切割方向的控制。 另外，與由金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增 加從1個光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結果，如果 4表據(jù)本發(fā)明則能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，由于幾乎沒有發(fā) 生粉塵的物體，因此不需要用于防止發(fā)生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈 水，能夠實現(xiàn)切割工序中的干式工序.
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，由于用與激光的 非接觸加工實現(xiàn)改質部分的形成，因此不會產生以往技術那樣的由金 剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題 另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，如上述那樣由于用激光的非接觸 乂W工實現(xiàn)改質部分的形成，因此能夠沿著沒有完全切斷光透射性材料 的切劃出光透射性材料那樣的切割圖形，切割光透射性材料。
另外，在光透射性材料中，形成多個電路部分，在改質部分形成 的工序中，最好把激光進行聚光形成改質部分，使得焦點位于與鄰接 的電路部分之間所形成的間距面對的光透射性部分的內部 這樣構成 的情況下，在鄰"^的電路部分之間形成的間距的位置，能夠可靠地切 割光透射性材料。
另外，在改質部分形成工序中，在光透射性材料上照射激光時， 最好以在電珞部分壓中不照射激光的角度進行聚光。這樣，通過在改 質部分形成工序中在光透射性材料上照射激光時，通過以在電路部分 中不照射激光的角度把激光進行聚光，能夠防止激光入射到電路部分 中，能夠保護電路部分不被激光照射。
另外，在改質部分形成工序中，最好通過使焦點沿著與激光的光 軸正交的方向移動，沿著焦點的移動方向連續(xù)地形成改質部分。這樣， 在改質部分形成工序中，通過使焦點沿著與激光的光軸交叉的方向移 動，沿著焦點的移動方向連續(xù)地形成改質部分，能夠更進一步提高切 割的方向穩(wěn)t性，能夠更容易地進行切割的方向控制。
本發(fā)明的光透射性材料的切割方法的特征在于具備把從激光光 源出射的激光進行聚光使得其焦點位于光透射性材料的內部，僅在光
透射性材料的內部中的焦點及其附近形成裂纟丈的裂紋形成工序；在所 形成的裂紋的位置切割光透射性材料的切割工序。
在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，在裂紋形成工序中，通 過把激光進行聚光使得激光的焦點位于光透射性材料的內部，焦點中 的激光的功率密度超過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞的閹 值，僅在光透射性材料的內部中的焦點及其附近形成裂紋。在切割工 序中，在所形成的裂紋的位置切割光透射性材料，發(fā)生灰塵的量極低， 發(fā)生切割損傷、屑片或者材料表面中的裂紋等的可能性也極低。另外， 光透射性材料由于通過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞所形成
的裂紋進行切割，因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進行 切割方向的控制-另外，與由金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小 切割寬度，能夠增加從l個光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù) 量。其結罘，如果依據(jù)本發(fā)明，則能夠極其容易而且適宜地切割光透 射性材料。
另夕卜，在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，由于幾乎沒有發(fā) 生4分塵的物體，因此不需要用于防止發(fā)生粉塵的物體飛散濕潤洗凈水， 因此能夠實現(xiàn)切割工序中的干式工序。
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割方法中，由于用激光的非 4務觸加工實現(xiàn)裂紋的形成，因此不會像以往技術那樣發(fā)生由金剛石刀
;t:行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發(fā)明的 光透射性材料的切割方法中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工實 現(xiàn)裂紋的形成，因此能夠沿著沒有完全切割光透射性材料的切劃出光 透射4生材料的切割圖形，切割光透射性材料。
另外，在切割工序中，最好通過使所形成的裂紋生長，切割光透 射性;時料。這樣，在切割工序中，通過使所形成的裂紋生長切割光透 射性材料，能夠在所生成的裂紋的位置可靠地切割光透射性材料。
另外，在切割工序中，通過使用按壓構件在光透射性材料上加入 應力，使裂紋生長，切割光透射性材料最好。這樣，通過在切割工序 中使用按壓構件在光透射性材料上加入應力，使裂紋生長，切割光透 射性材料，能夠在裂紋的位置更進一步可靠地切割光透射性材料。
本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置的特征在于具備激光光源；保 持光透射性材料的保持裝置；把從激光光源出射的激光進行聚光使得 其焦點位于光透射性材料的內部的光學元件；在僅在光透射性材料的 內部中的激光的焦點及其附近形成的改質部分的位置切割光透射性材 料的切割裝置。
在本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置中，通過用光學元件把激光 進行聚光使得激光的焦點位于光透射性材料的內部，僅在光透射性材 料的內部中的焦點及其附近的形成改質部分。而且，切割裝置由于在
僅在光透射性材料的內部中的激光的焦點及其附近形成的改質部分的 位置切割光透射性材料，因此能夠沿著所形成的改質部分可靠地切割
ib透射型材料，發(fā)生粉塵量極低，發(fā)生切割損傷、屑片或者材料表面 的裂紋等的可能性也極低。另外，由于沿著改質部分切割光透射性村 料，因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進行切割方向的控 制。另外，與用金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能 夠增加從i個光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結果， -如果依據(jù)本發(fā)明，能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置中，由于凡乎沒有發(fā) 生i^塵的物體，因此不需要用于防止發(fā)生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈 水，能夠實現(xiàn)切割工序中的干式工序。
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置中，由于用激光的非 豐秦觸加工形成改質部分，因此不會像以往技術那樣發(fā)生由金剛石刀進 行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發(fā)明的光 透射性材料的切割裝置中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工形成 改質部分，因此能夠沿著沒有完全切斷光透射性材料的切劃出光透射 性材料的切割圖形，切割光透射性材料。
本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置的特征在于具備激光光源；保 持光透射性材料的保持裝置；把從激光光源出射的激光進行聚光使得 其焦點位于光透射性材料的內部的光學元件；在僅在光透射性材料的 內部中的激光的焦點及其附近形成的裂紋生長，切割光透射性材料的 切割裝置。
在本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置中，通過用光學元件把激光 進行聚光使將激光的焦點位于光透射性材料的內部，焦點中的激光的 功率密度超過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，僅在光 透射性材料的內部中的焦點及其附近形成裂紋.而且，切割裝置由于 使僅在光透射性材料的內部中的激光的焦點及其附近形成的裂紋生 長，切割光透射性材料，因此能夠沿著通過光透射型材料的光損傷或 者光絕緣破杯形成的裂紋可靠地切割光透射型材料，粉塵發(fā)生量極低,
發(fā)生-切割損傷、屑片或者材料表面的裂紋等的可能性也極低，另外， 由于沿著裂紋切割光透射性材料，固此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性， 能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進行的切割相 比較，能夠威小切割寬度，能夠增加從1個光透射性材料切割出的光 透射寸生材料的數(shù)量。其結果，如果依據(jù)本發(fā)明，能夠極其容易而且適 宜地切割光逸射性材料。
另外，在本發(fā)明的光造射性材料的切割裝置中，由于兒乎沒有發(fā) 生粉塵的物體，因此不需要用于防止發(fā)生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈 水，能夠實現(xiàn)切割工序中的干式工序。
另外，在本發(fā)明的光透射性材料的切割裝置中，由于用激光的非 接觸加工形成裂紋，因此不會像以往技術那樣發(fā)生由金剛名刀進行的 切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發(fā)明的光透射 性材豐l"的切割裝置中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工形成裂紋， 因此能夠沿著沒有完全切斷光逸射性材料的切劃出光透射性材料的切 割圖形，切割光透射性材料。
另外，切割裝置最好具有用于在光透射性材料上加入應力的按壓 構伴。這樣，通過切割裝置具有用于在光透射性材料上加入應力的按
能夠在所形成裂紋的位置更可靠地切割光透射性材料: ',
另外，光透射性材料是在其表面形成了多個電路部分的光透射性
;時料，光學元件最妤把激光進行聚光，使得焦點位于與相鄰的電路部 分之間形成的間距面對的光透射性材料部分的內部。在這樣構成的情 況下，能夠在相鄰的電路部分之間形成的間距的位置，可靠地切割光 透射性材料，
另外，先學元件最好以在電路部分中不照射激光的角度把激光進 4亍聚光。這樣，通過光學元件以在電路部分中不照射激光的角度把激 光進行聚光，能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護電路部分不 被照射激光.
另外，最好還具備用于使焦點沿著與激光的光軸正交的方向移動
的焦點移動裝置。這樣，通過進一步具備用于使焦點沿著與激光的光 軸正交的方向移動的焦點移動裝置，能夠沿著焦點的移動方向連續(xù)地 形成裂紋，能夠進一步提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠更容易地進行切 窖寸方向3空制。
it明本實施形態(tài)的第3例。第3例以及在后面說明的第4例使采 用了線偏振光的激光的線偏振光的朝向沿著加工對象物的切割預定 線，通過在加工對象物上照射激光，在加工對象物中形成改質區(qū)。由 此，在激光是脈沖激光的情況下，在1個脈沖的沖擊(即1個脈沖的 激光照射)形成的改質點中，能夠相對地加大沿著切割預定線方向的 尺寸 本發(fā)明者們通過實驗確認了這一點.實驗條件如下。
(A) 加工對象物硼硅酸玻璃晶片(厚度700ym，厚度4英
寸)
(B) 激光器
光源半導體激光激勵Nci: YAG激光器
波長1064nm
敫光點截面積3.14xl(T8cm2
振蕩形態(tài):Q開關脈沖
重復頻率100kHz
務^沖寬度30ns
輸出輸出〈lmJ/脈沖
，激光品質TEMoo
偏振光特性線偏振光
(C) 聚光用透鏡 倍率50倍 NA: 0.55
對于敫光波長的透射率60%
(D) 放置加工對象物的載置臺的移動速度100mm/秒 在作為加工對象物的樣品1、 2的每一個中，在加工對象物的內
-郎^t準焦點，J吏脈沖激光發(fā)生i個脈沖沖擊，在加工對象物的內,;形 成由多光子吸收產生的裂紋區(qū)。在樣品i中照射了線偏振光的脈沖激 光，在樣品2中照射了圓偏振光的脈沖激光。
圖33示出了樣品3的平面的照片，圖34示出了樣品2的平面的 照片。這些平面是脈沖激光的入射光面209。符號LP模式地示出線偏 振光> 符號CP模式地示出圓偏振光。而且，圖35模式地示出沿著圖 33所示的樣品1的XXXV—XXXV線的剖面圖。圖36模式地示出沿 著樣品2的XXXVI—XXXVI線的剖面圖。在作為加工對象物的玻璃 晶片211的內部形成著裂紋點90。
如圖35所示，在脈沖激光是線偏振光的情況下，用1個脈沖的 沖擊形成的裂紋點90的尺寸在沿著線偏振光的朝向的方向相對加大 這一點示出沿著該方向促進裂紋點90的形成。另一方面，如圖36所 示，在脈沖敫光是圓偏振光的情況下，用1個脈沖的沖擊形成的裂紋 點90的尺十不沿著特別的方向加大。長度成為最大的方向的裂紋點 90的尺寸樣品1比樣品2大。
該實驗結果說明能夠有效地形成沿著切割預定線的裂紋區(qū)。圖37 以及圖38是沿著加工對象物的切割預定線形成的裂紋區(qū)的平面圖。通 過沿著切割頇定線5形成多個用1個脈沖的沖擊形成的裂紋點39,形 成沿著切割預定線5的裂紋區(qū)9。圖37示出使得脈沖激光的線偏振光 的方向沿著切割預定線5那樣，照射脈沖激光所形成的裂紋區(qū)9,通 過促進沿著切割預定線5的方向促進裂纟文點90的形成，該方向的尺寸 成為比較大。由此，能夠以較少的沖擊數(shù)形成沿著切割預定線5的裂 紋區(qū)9。另一方面，圖38示出使得脈沖激光的線偏振光的方向與切割 預定線正交，照射脈沖激光所形成的裂紋區(qū)9 由于裂紋點卯沿著切 割預定線5的方向的尺寸比較小，因此與圖37的情況相比，用于形成 裂紋區(qū)9的沖擊數(shù)增多。從而，圖37所示的本實施形態(tài)的裂紋區(qū)的形 成方法能夠比圖38所示的方法更有效地形成裂紋區(qū)。
另外，圖38所示的方法由于使脈沖激光的線偏振光的方向與切 割預定線5正交照射脈沖激光，因此在切割預定線5的寬度方向促進
形成沖擊時所形成的裂紋點9() 從而，如果裂紋點90向切割預定線5 的寬度方向的延仲過大，則不能夠沿著切割預定線5精密地切割加工 對象物.，與此不同，在圖37所示的本實施形態(tài)的方法中，由于沖擊時 所形/瓦的裂紋點90在沿著切刻預定線5的方向以外的方向基本上不延 伸，因此能夠迎行加工對象物的精密切割
另外，以線偏4長光的情況說明了改質區(qū)的尺寸中預定方向的尺寸 相對較大的情況，而即使在橢圓偏振光的情況下可以說也是相同的。 即，如圖39所示，沿著表示激光的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸b方 向{足進裂紋點90的形成，能夠形成沿著該方向的尺寸相對大的裂紋點 90。從而，如果使得表示成為1以外橢圓率的橢圓偏振光的激光的橢 圓偏^艮光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線那樣形成裂紋 區(qū)，則產生與線偏:派光的情況相同的效果。另外，所謂橢圓率是短軸 a的長度的一半/長軸b的長度的一半。橢圓率越小，裂紋點90沿著 長度的方向的尺寸7逸大，線偏振光是橢圓率為0的橢圓偏振光。橢圓 率為l成為圓偏振光，不能夠相對地加大裂紋區(qū)的預定方向的尺寸。 從而，在本實沲形態(tài)中不包括橢圓率為1的情況。
在裂紋區(qū)的情況下說明了改質區(qū)的尺寸中預定方向的尺寸相對 加大的情況，而在熔融處理區(qū)或者折射率變化區(qū)中可以說也是相同的。 另夕卜，說明了脈沖激光，而對于連續(xù)波激光可以說也是相同的。以上 這些在后面所逸的第4例中也相同。
其次，說明本實施形態(tài)的第3例中的激光加工裝置。圖40是該 激光加工裝置200的概略結構圖。對于激光加工裝置200以與圖14所 示的第1例中的激光加工裝置100的不同點為中心進行說明。激光加 工裝置200具備調節(jié)從激光光源101出射的激光L的偏振光的橢圓率 的橢圓率調節(jié)單元201,把從橢圓率調節(jié)單元201出射的激光L的偏 振光旋轉調節(jié)大致90°的90。旋轉調節(jié)單元203。
橢圓率調節(jié)單元201包括圖41所示1/4波長板207。 1/4波長 板207通過政變方位角6能夠調節(jié)橢圓偏振光的橢圓率。即，如果在 1/4波長板207上入射例如線偏振光LP的入射光，則透射光成為預
定橢圓率的橢圓偏振光EP,,所謂方位角是橢閱的長軸與X軸構成的 /(U復。如上述那樣在本實施形態(tài)中，橢圓率適用以外的數(shù)字.，由橢 閱率調節(jié)單元201能夠使激光.L的偏振光成為具有所希望的被圓率的 橢圓偏振光EP,.考慮加上加工對象物1的厚度、材質等調節(jié)橢圓率。
在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，由亍從 激光光源K)1出射的激光L是線偏振光LP，因此橢圓率調節(jié)單元201 調節(jié)1 / 4波長板207的方位角0使得激光L保持線偏振光LP的狀態(tài) 不變，通過l/4波長板。另外，由于從激光光源101出射線偏振光的 激光L,因此在加工對象物1.的激光照射中只是利用了線偏振光LP 的;敫光時，不需要橢圓率調節(jié)單元201。
90。旋轉調節(jié)單元203包括圖42所示的1/2波長板205。 1/2 波長板205是產生對于線偏振光的入射光正交的偏振光的波長板。即， 如果在1/2波長板205上入射例如方位角45。的線偏振光LPt的入 射光，則透射先成為對于入射光旋轉90 °的線偏振光LP2。 90 ° 旋專,調節(jié)單元203在使從橢圓率調節(jié)單元201出射的激光L的偏振光 旋轉90 。的情況下，進行使1/2波長板205配置在激光L的光軸上 的動作。另外，90 。旋轉調節(jié)單元203在不使從橢圓率調節(jié)單元201 出射的激光L的偏振光旋轉的情況下，進行使1/2波長板205配置在 激光L的光路以外(即，激光L不透過1/2波長板205)的動作。
分色鏡103配置成使得入射由90 °旋轉調節(jié)單元203把偏振光進 行了 90 。旋轉調節(jié)或者沒有進行旋轉調節(jié)的激光，并且把激光的光軸 的朝向改變90° 激光加工裝置200具備用于以加工對象物1的厚度 方向為軸使栽置臺107的X—Y平面旋轉的6軸載物臺213。載物臺控 制單元115除去載物臺109、 111、 113的移動控制以外，還控制載物 臺213的移動。
其次，使用圖40以及圖43，說明本實施形態(tài)的第3例的激光加 工方法。圖43是用于說明本激光加工方法的流程圖。加工對象物l是 硅晶片。步驟S101 步驟Slll與圖15所示的第l例相同。
由橢圓率調節(jié)單元201調節(jié)從激光光源101出射的線偏振光LP
的激光L的橢圓率(S121 )。在橢圓率調節(jié)皁元201中通過改變1/4 波長板的方位角6，能夠得到具有所希望橢圓率的橢圓偏振光EP的 激光L
首先> 由f"沿著y軸方向把加工對象物I進行加J"因此調節(jié)成 表示激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸與沿著加工對象物1的Y 軸方向延仲的切割預定線5的方向一致(S123)。通過使O軸載物臺 213旋轉實現(xiàn)該調節(jié)。從而，e軸栽物臺213起到長軸調節(jié)裝置或者 線偏振光調節(jié)裝置的功能。
由于沿著Y軸方向把加工對象物1 iit行加工，因此90。旋轉調 節(jié)單元203進行不使激光L的偏振光旋轉的調節(jié)(S125)。即，進行 4吏1/2波長板配置在激光L的光路以外的動作。
Z人激光光源101發(fā)生激光L，把激光L照射在沿著加工對象物i 的表面3的Y軸方向延伸的切割預定線5上 圖44是加工對象物1 的平面圖。在加工對象物1上照射激光L，使得表示激光L的橢圓偏 振、光EP的橢圓的長軸沿著加工對象物1的最右端的切割預定線5。激 光L的焦點P由于位于加工對象物1的內部，因此僅在加工對象物1 的內部形成熔融處理區(qū)。沿著切割預定線5使Y軸載物臺IU移動， 沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)。
而且，使X軸載物臺109移動，在相鄰的切割預定線5上照射激 光L，與上述相同，沿著相鄰的切割預定線5在加工對象物1的內部 形成熔融處理區(qū)。通過反復進行以上動作，從右側開始順序地沿著各 條切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)(S127)。另 外，在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，成為圖 45所示 即，使得激光L的線偏振光LP的朝向沿著加工對象物1的 切割預定線5那樣，在加工對象物1上照射激光L。
其次，由90 。旋轉調節(jié)單元203進行使1 / 2波長板205 (圖42) 配置在激光的光軸上的動作。由此，進行使從橢圓率調節(jié)單元201出 射的激光的偏振光旋轉卯。的調節(jié)(S129)。
其次，從激光光源IOI發(fā)生激光L,把激光L照射在沿著加工對
象啦J 1的表面3的X軸方向延仲的切割預定線5上 圖46是加工對 象物1的平面圖。在加工對象物i上照射激光L，使得表示激光L的 橢圓偏振光EP的橢圓的長軸沿著加工對象物1的最下端的切割預定 纟S 5 激光L的焦點P由于位于加工對象物1的內部，因此僅在加工 對象物1的內部形成熔融處理區(qū)。沿著切割預定線5使X軸載物臺10() 移動，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)。
而且，使Y軸載物臺lil移動，在正上方的切割預定線5上照射 、;會t3bL，與上迷相同，沿著相鄰的切割預定線5在加工對象物i的內 部形成熔融處理區(qū)》通過反復進行以上動作，從下側開始順序地沿著 各條切割預定線在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)(S.131)。另 外，在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，成為圖 47所示。
-接著，通過沿著切割預定線5彎曲加工對象物1，切割加工對象 物1 (S133)。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。
說明第3例的效果。如果依據(jù)第3例，則如圖44以及圖46所示， 在加工對象物l上照射脈沖激光L，使得表示脈沖激光L的橢圃偏振 光EP的橢圓的長軸的方向沿著切割預定線5。這樣由于裂紋點沿著切 割預定線5的方向的尺寸比較大，因此能夠用較少的沖擊數(shù)形成沿著 切割預定線5的裂紋區(qū)。這樣由于在第3例中能夠有效地形成裂紋區(qū)， 因此能夠提高加工對象物1的加工速度。另外，由于在沖擊時所形成 的裂纟文點在沿著切割預定線5的方向以外的方向幾乎不延伸，因此能 夠沿著切割預定線5精密地切割加工對象物1。這些效果在后面說明 的第4例中也相同。 [第4例]
對于本實施形態(tài)的第4例以與第3例的不同點為中心進行說明。 圖48是該激光加工裝置300的概略結構圖。在激光加工裝置300的構 成要素中，對于與圖40所示的第3例中的激光加工裝置200的構成要 素相同的要素通過標注相同的符號省略其說明。
激光加工裝置300中沒有設置第3例的卯。旋轉調節(jié)單元203。
通過e軸栽物臺213,能夠以加工對象物i的厚度方向為軸旋轉栽置
臺JL07的X—Y平面。由此，能夠進行使從橢圓率調節(jié)單元201出射 的激光L的偏振光相對地旋轉90°的調節(jié)。
作為本實施形態(tài)的第4例中的激光加工方法。在第4例中也進行 圖43所示的第3例中的激光加工方法的步驟Si01 步-嗥S123的動作。 在第4例中由于沒有設置90 。旋轉調節(jié)單元203，因此不進行后面的 步-銀S125的動作。
步驟S123以后，進行步驟S127的動作。通過至此為止的動作， 在第4例中也能夠與第3例相同，如圖44那樣把加工對象物1進行加 工。然后,.裁物臺控制單元115進行使e軸載物臺213旋轉90。的控 制。通過該6軸栽物臺213的旋轉，加工對象物1在X—Y平面中旋 轉90。。由此，如圖49所示，能夠沿著與已經結束了改質區(qū)形成工 序的切割預定線5相交叉的切割預定線，對準橢圓偏振光EP的長軸。
而且j與步驟S127相同，通過在加工對象物1上照射激光L, 從右側開始順序地沿著各條切割預定線5在加工對象物1的內部形成 、溶融處理區(qū)。最后，與步驟S133相同，切割加工對象物l，把加工對 象物l分割威硅芯片。
在以上說明的本實施形態(tài)的第3例以及第4例中，說明了由多光 子吸收產生的改質區(qū)形成。但是，本發(fā)明也可以不形成由多光子吸收 產生的改質區(qū)，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向沿著加工對象 物的切割預定幾那樣，通過在加工對象物的內部對準焦點在加工對象 物上照射激光，切、割加工對象物。由此，能夠沿著切割預定線有效地 切割加工對象銜。 [第5例〗
本實施形態(tài)的第5例以及在后面說明的第6以及第7例通過調節(jié) 脈沖激光的功率大小或者包括聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大 小，控制改質點、的尺寸。所謂改質點，是用脈沖激光的1個脈沖的沖 擊(即1個脈沖的激光照射)所形成的改質部分，通過匯集改質點構 成改質區(qū)。以裝紋點為例說明改質點的尺寸控制的必要性。
如果裂紋點過大，則沿著切割預定線的加工對象物的切割精度下
降，另外，切割面的平坦性惡化 使用圖50~圖55說明這一點。圖 5 0是使用了本實施形態(tài)的激光加工方法比較大地形成了裂紋點時的加 工對象物i的平面圖。圖5i是沿著圖50的切割預定線5上的L卜JLl 切割了的剖而圖.圖52、圖53、圖54分別是沿著與圖50的切割預定 線5正交的.LII一LII、 Lin mi、 LIV—UV切割了的剖面圖。從這 些圖可知，如果裂紋點90過大，則裂紋點90的大小的分散性也增大。 從而，如圖55所示那樣沿著切割預定線5的加工對象物1的切割的精 度惡化》另夕卜，由于加工對象物1的切割面43的凹凸增大因此切割面 43的平i旦性惡化。與此不同，如圖56所示，如果使用本實施形態(tài)的 激光加工方法比較小地(例如20y m以下)形成裂紋點90,則能夠均 勻^L形成裂紋點90，而且能夠控制裂紋點90從切割預定線的方向偏 離的方向的寬度。從而，如圖57所示那樣，能夠提高沿著切割預定線 5的加工對象銜1的切割精度或者切割面43的平坦性。
這樣如杲裂紋點過大，則不能夠進行可以得到沿著切割預定線的 4t密的切割或者平坦的切割面的切割。但是，對于厚度大的加工對象 物，如果裂紋,存、過小，則難以進行加工對象物的切割。
說明如果依據(jù)本實施形態(tài)則能夠控制裂紋點的尺寸。如圖7所示， 在峰值功率密度相同的情況下，聚光用透鏡的倍率為100, NA為0.8 時的裂紋點的尺寸比聚光用透鏡的倍率為50, NA為0.55時的裂紋點 的尺寸小。峰值功率密度如在前面說明過的那樣，由于與激光的每一 個樂么沖的功率，即脈沖激光的功率成比例，因此所謂峰值功率密度相 同意p未著激光的功率相同。這樣，在激光的功率相同而且光束點截面 積相同的情況下，能夠進行控制使得如果加大聚光用透鏡的數(shù)值孔徑 (減小)，則能夠減小(加大)裂紋點的尺寸。
另外，即使聚光用透鏡的數(shù)值孔徑相同，也能夠進行控制使得如 果減小激光的^率(峰值功率密度)則減小裂紋點的尺寸，如果加大 激光的功率則知大裂紋點的尺寸。
由此，如從圖7所示的曲線所知，通過加大聚光用透鏡的數(shù)值孔
徑或者減小激光的功率，能夠把裂紋點的尺寸狡坰為較小信號。反之， 通過減小聚光用透鏡的數(shù)值孔徑或者加大激光的功率，則能夠把裂紋 點的尺寸控制為較大。
使用附圖進一步說明裂紋點尺寸的控制 圖58所示的例子是使 用預定的數(shù)值孔徑的聚光用透鏡，把脈沖激光L聚光在內部的加工對 象物:1的剖面圖。區(qū)域41是成為通過該激光照射引起多光子吸收的閾 值以上的電場強度的區(qū)域。圖59是由該激光L的照射產生的多光子吸 收為原因所形成的裂紋點90的剖面圖。另一方面，圖60所示的例于 是^f吏用比圖58所示的例子大的數(shù)值孔徑的聚光用透鏡把激光L聚光在 內部的加工對象物1的剖面圖。圖61是由該激光L的照射產生的多光 子吸收為原因所形成的裂紋點卯的剖面圖。裂紋點90的高度h依賴 于區(qū)域41的加工對象物1的厚度方向中的尺寸，裂紋點90的寬度w 依賴于與區(qū)域4JL的加工對象物1的厚度方向正交方向的尺寸。即，如 果減小區(qū)域41的這些尺寸則能夠減小裂紋點90的高度h或者寬度w， 如果加大這些^寸則能夠加大裂紋點90的高度h或者寬度。如果把圖 59與圖6.1進行比較則可知，在激光的功率相同的情況下，能夠控制 成通迚加大(咸小)聚光用透鏡的數(shù)值孔徑，則能夠減小(加大)裂 紋點90的高度h或者寬度w的尺寸。
進而，圖62所示的例子是把比圖58所示的例子小的功率的脈沖 激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。在圖62所示的例子中， 由于減小激光的功率，因此區(qū)域41的面積也比圖58所示的區(qū)域41減 小。圖63是由該激光的照射產生的多光子吸收為原因所形成裂紋點 90的剖面圖。汄圖59與圖63的比較可知，在聚光用透鏡的數(shù)值孔徑 相同的情況下，能夠控制成如果減小(加大)激光的功率則減小(加 大)裂紋點90的高度h或者寬度w的尺寸。
進而，圖64所示的例子是把比圖60所示的例子小的功率的脈沖 激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。圖65是通過該激光L 的照射因多光予吸收所形成的裂紋點90的剖面圖。由圖59和圖65的 比較可知，能眵控制成如果加大(減小)聚光用透鏡的數(shù)值孔徑且減
小(加大)激光的功率，能夠控制裂紋點90的高度li和寬度w的尺 寸.，
而表示成為能夠形成裂紋點的電場強度的閾值以上的電場強度 的區(qū)域的區(qū)域41限定在焦點P及其附近的理由如下。本實施形態(tài)由于 利用髙光束品質的激光光源，因此激光的聚光性高而且能夠聚光到激 光的波長左右。從而，由于該激光的峰值形狀成為高斯分布，因此成 為電場強度在光束的中心最強，隨著離開中心的距離加大強度降低的 分布。在把激光實際上用聚光用透鏡聚光的過程中，基本上在高斯分 布的狀態(tài)下聚光。從而，區(qū)域41限定在焦點P及其附近。
如以上那樣，如果依據(jù)本實施形態(tài)則能夠控制裂紋點的尺寸。裂 紋點的尺寸考慮精密切割程度的要求，切割面中的平坦性程度的要求， 加工對象物的厚度大小而決定。另外，裂紋點的尺寸還能夠考慮加工 對象物的材質決定。如果依據(jù)本實施形態(tài)，則由于能夠控制改質點的 尺寸，因此對于厚度比較小的加工對象物通過減小改質點，能夠沿著 切割預定線精密地切割，而且，能夠進行切割面的平坦性出色的切割。 另夕卜，通過加大改質點，在厚度比較大的加工對象物中也能夠進行切 割.
另外，例如加工對象物的結晶方位根據(jù)具體原因，在加工對象物 物中有時存在切割容易的方向和切割困難的方向。在這樣的加工對象 物的切割中，例如，如圖56以及圖S7所示，減小沿著切割容易的方 向形成的裂紋點90的尺寸。另一方面，如圖57以及圖66所示，在與 切割預定線5正交的切割預定線的方向是切割困難的方向的情況下， 加大沿著該方向形成的裂紋點90的尺寸。另外，圖66是沿著LXVI 一LXVI線切割了圖57所示的加工對象物1的圖。從而，在切割容易 的方向能夠得到平坦的切割面，另外在切割困難的方向也能夠進行切 割。
以上在裂紋點情況下說明了能夠進行改質點尺寸的控制，而在熔 融處點或者折射率變化點的情況下可以說也是相同的。脈沖激光的功 率例如既能夠用每一個脈沖的功率(J)表示，也能夠用作為在每一個
J沐沖的功率上乘以激光的頻率的值的平均輸出(w)表示。以上各點 在后面說明的第6例以及第7例中也相同。
-說明本實施形態(tài)的第5例中的激光加工裝置 圖67是該激光加 工裝置400的概略結構圖。對于激光加工裝置400，以與圖14所示的 第1例中的激光加工裝置i(K)的不同點為中心舉行說明。
^:光加工裝置400具備調節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率 的功率調節(jié)單元40L功率調節(jié)單元401例如具備多個ND (中密度) 濾光片和使各個ND濾光片移動到對于激光L的光軸垂直的位置或者 移動到激光L的光路以外的機構。ND濾光片是不改變功率的相對分 光分布而減弱光的強度的濾光片。多個ND濾光片的各個減光率不同。 功率調節(jié)單元401通過多個ND濾光片的某一個或者把它們組合起來， 調節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率。即，使多個ND濾光片的 減光率相同，功率調節(jié)單元4 01通過改變移動到對于激光L的光軸垂 直配置的ND濾光片的個數(shù)，能夠調節(jié)從激光光源101出射的激光L 的功率。
另外，功率調節(jié)單元401還可以具備對于線偏振光的激光L的光 軸配置為垂直的偏振光濾光片，以激光L的光軸為中心使偏振光濾光 片^走轉所希望角度的機構。在功率調節(jié)單元401中通過以光軸為中心 使偏振光濾光片旋轉所希望的角度，調節(jié)從激光光源101出射的激光 L的功率。
另外，通過用作為驅動電流控制裝置一例的激光光源控制單元 102控制激光光源101的激勵用半導體激光器的驅動電流，也能夠調 節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率。從而，激光功率能夠由功率 調節(jié)單元401以及激光控制單元102的至少一方進行調節(jié)。如果僅用 激光光源控制單元102進行的激光L的功率調節(jié)就能夠使改質區(qū)的尺 寸達到所希望的值，則就不需要功率調節(jié)單元401。以上所說的功率 調節(jié)通過激光加工裝置的搡作者在后面說明的總體控制單元127中使 用鍵盤等輸入功率大小進行。
激光加工裝置400還具備入射由功率調節(jié)單元401調節(jié)了功率的
;敫光而且配置成使得激光的光軸的朝向改變90。的分色鏡103;包括 多個把由分色鏡103反射了的激光聚光的聚光用透鏡的透鏡選擇機構 403;控制透鏡選擇機構403的透鏡選擇機構控制單元405。
透鏡逸擇機構403具備聚光用透鏡W5a、 i05b、 K)5c,以及支撐 這些透鏡的支撐板407。包括聚光用透鏡i05a的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑， 包括聚光用透鏡105b的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，包括聚光用透鏡105c 的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑分別不同。透鏡選擇機構403根據(jù)來自透鏡選 擇機構控制單元405的信號，通過使支撐:板407旋轉，從聚光用透鏡 105a、 K)5b、 105c中把所希望的聚光用透鏡配置在激光的光軸上。即， 透鏡選擇結構403是旋轉器式。
另外，安裝在透鏡選擇機構403中的聚光用透鏡的個數(shù)不限于3 個，也可以是除此以外的數(shù)量。激光加工裝置的操作者在后面說明的 總體控制單元127中通過使用鍵盤等輸入數(shù)值孔徑的大小或者選擇聚 光用透鏡H)5a、 105b、 105c中的哪一個的指示，進行聚光用透鏡的選 擇，即數(shù)值孔徑的選擇。
在激光加工裝置400的載置臺107中，放置照射由聚光用透鏡 3 05a ~ 105c中配置在激光L的光軸上的聚光用透鏡聚光了的敫光的加 工對象物1。
總體控制單元127與功率調節(jié)單元401電連接。圖67省略了該 圖示。通過在總、體控制單元127中輸入功率的大小，總體控制單元127 控制功率調節(jié)舉元401，由此調節(jié)功率。
圖68是示出總體控制單元127的一個例子的一部分的框圖?？?體控制單元127具備尺寸選擇單元411,相關關系存儲單元413以及 圖像生成單元415。在尺寸選擇單元411中，激光加工裝置的操作者 使用鍵盤等輸入脈沖激光的功率的大小或者包括聚光用透鏡的光學系 統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小。在該例中，代替直接輸入數(shù)值孔徑的大小，也 可以進行選擇聚光用透鏡105a、 105b、 105c的某一個的輸入。這種情 況下，在總體控制單元127中預先登錄著聚光用透鏡105a、 105b、 105c 的各個數(shù)值孔徑，包括所選擇的聚光用透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的
數(shù)據(jù)自動地輸入到尺寸選擇單元411中。
在相關關系存儲單元4U中，預先存儲著脈沖激光的功率的大小 和數(shù)值孔徑大小的組與改質點的尺寸的相關關系々圖69是示出該相關 關系的表的一例。在該例中，在數(shù)值孔徑的欄目中對于聚光用透鏡 i()5a、 ].05b、 105c的每一個，登錄著包括這些透鏡的光學系統(tǒng)的數(shù)值 孔徑。在功率的欄目中登錄著由功率調節(jié)單元401調節(jié)的脈沖激光的 功率的大小。在尺寸的欄目中登錄著通過相對應的組的功率與數(shù)值孔 徑的組合所形成的改質點的尺寸 例如，在功率為1.24xio"(w/ ctn2)，數(shù)值孔徑為0.55所形成的改質點的尺寸是]2(Ui m。該相關關 系的數(shù)據(jù)例如能夠在激光加工之前通過進行在圖58 ~圖65中說明過 的實驗得到。
通過在尺寸選擇單元411中輸入功率的大小以及數(shù)值孔徑的大 小，尺寸選擇單元4U從相關關系存儲單元413選擇與這些大小相同 的值的組，把與該組相對應的尺寸的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)視器129。
與由尺寸逸擇單元411選擇的組相對應的尺寸的數(shù)據(jù)從尺寸逸擇 單元411傳送到圖像生成單元415 國像生成單元415根據(jù)該尺寸的 數(shù)據(jù)生成該尺十的改質點的圖像數(shù)據(jù)，傳送到監(jiān)視器129。由此，在 監(jiān)視器129中還顯示改質點的圖像，從而，能夠在激光加工之前了解 改質點的尺寸或者改質點的形狀。
能夠固定功率的大小，使數(shù)值孔徑的大小可變。這種情況的表如 圖70所示。例如，把功率固定為1.49 xl011 (W/cm2)，在數(shù)值孔 徑為0.55時所形成的改質點的尺寸是150pm。另外，也能夠固定數(shù) 值孔徑的大小，使功率的大小可變。這種情況下的表如圖71所示。例 如，把數(shù)值孔徑固定為0.8，功率為1.19 xio11 ( W/cm2)時所形成 的改質點的尺寸是30p m。
其次，使用圖67說明本實施形態(tài)的第5例中的激光加工方法。 加工對象物l是硅晶片。在第5例中，與圖15所示的第1例中的加工 方法相同，進行步驟S101 步驟Slll的動作。
在步驟Slll以后，如上述說明的那樣，把功率以及數(shù)值孔徑的
大小輸入到總體控制單元127中"根據(jù)所輸入的功率的數(shù)據(jù)，由功率 調節(jié)單元401調節(jié)激光L的功率。根據(jù)所輸入的數(shù)值孔徑的數(shù)據(jù)，經 過透鏡選擇機構控制單元405,通過透鏡選擇機構403選擇聚光用透 鏡調節(jié)數(shù)值孔徑.另外；這些數(shù)拔輸入到總體控制單元i27的尺寸選 擇單元411 (圖68)中。由此，在監(jiān)視器129上顯示通過1個脈沖的 ^t光L的照射在加工對象物1的內部形成的熔融處理點的尺十以及熔 融處理點的形拔。
而且，與圖15所示的第1例中的激光加工方法相同，進行步驟 S.U3—步驟S115的動作。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。 [第6例]
其次，對于本實^包形態(tài)的第6例，以與第5例的不同點為中心進 行說明。圖72是該激光加工裝置500的概略結構圖。激光加工裝置 500的構成要素中，對于與圖67所示的第5例中的激光加工裝置400 的構成要素相同的要素通過標注相同的符號，省略其說明。
激光加工裝置500在功率調節(jié)單元401與分色鏡l(B之間的激光 的光軸上配置著光束擴展器501。光束擴展器501是倍率可變的，由 光束擴展器50JL進行調節(jié)使得激光的光束直徑加大。光束擴展器501 是數(shù)值孔徑調節(jié)裝置的一個例子。另外，激光加工裝置500代替透鏡 ;4i奪機構403具備1個聚光用透鏡105。
激光加工裝置500的動作與第5例的激光加工裝置的動作的不同 點是根據(jù)輸入到總體控制單元127中的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑的 調節(jié)。以下，說明這一點.總體控制單元127與光束擴展器S01電連 接。圖72省略了該圖示。通過在總體控制單元127中輸入數(shù)值孔徑的 大小，總體控剁單元127進行改變光束擴展器501的倍率的控制。由 此，調節(jié)入射到聚光用透鏡105中的激光的光束直徑的擴大率。從而， 即使聚光用透鏡105是1個，也能夠進行加大包括聚光用透鏡105的 光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的調節(jié)。使用圖73以及圖74說明這一點。
圖73示出沒有配置光束擴展器501時的由聚光用透鏡105進行 的激光的聚光。另一方面，圖74示出配置著光束擴展器501時的由聚
光用透鏡i05進行的激光的聚光。如果把圖73與圖74進行比較則可 知，如果以沒有配置光束擴展器501時的包括聚光用透鏡105的光學 系統(tǒng)的數(shù)值孔徑為基準，則在第6例中能夠調節(jié)使得加大數(shù)值孔徑。 [第7例]
其次，對于本實施形態(tài)的第7例，以與第5例以及第6例的不同 點為中心進行說明。圖75是該激光加工裝置600的概略結構圖。在激 光加—T-裝置600的構成要素中，對于與第5例以及第6例中的激光加 工裝置的構成要素相同的要素通過標注相同的符號省略其說明。
;敫光加工裝置600代替光束擴展器501，在分色鏡103與聚光用 透?？?05之間的激光L的光軸上配置著可變光闌601。通過改變可變 光闌601的開口的大小調節(jié)聚光用透鏡105的有效直徑?？勺児怅@601 是數(shù)值孔徑調節(jié)裝置的一個例子。另外，激光加工裝置600具備進行 政變可變光闌601的開口大小的可變光闌控制單元603。可變光闌控 制單元603由總體控制單元127進行控制。
;敫光加工裝置600的動作與第5例以及第6例的激光加工裝置的 動作的不同點是根據(jù)輸入到總體控制單元127的數(shù)值孔徑大小的數(shù)值 孔徑的調節(jié)。敫光加工裝置600根據(jù)所輸入的數(shù)值孔徑的大小通過改 變可變光闌601的開口的大小，進行縮小聚光用透鏡105的有效直徑 的調節(jié)6由此，即使聚光用透鏡105是1個，也能夠進行調節(jié)使得減 小包括聚光用逸鏡105的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。使用圖76以及圖77 i尤明這一點。
圖76示出沒有配置可變光闌時的由聚光用透鏡105進行的激光L 的聚光。另一方面，圖77示出配置著可變光闌601時的由聚光用透鏡 105進行的激光L的聚光。如果把圖76以及圖77進行比較則可知， 如果以沒有配置可變光闌時的包括聚光用透鏡105的光學系統(tǒng)的數(shù)值 孔徑為基準，l'!能夠像在第3例中減小數(shù)值孔徑那樣進行調節(jié)。
其次，說明本實施形態(tài)的第5例~第7例的變形例。圖78是在 本實施形態(tài)的敫光加工裝置的變形例中具備的總體控制單元127的框 圖?？傮w控制單元127具備功率選擇單元417以及相關關系存儲單元413。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖17所示的相關關系的 -敫:據(jù)。激光加工裝置的操作者通過鍵盤等在功率選擇單元417中輸入 改質點所希望的尺寸。改質點的尺寸考慮加工對象物的厚度或者材質 等決定u通過該輸入，功率逸擇單元417從相關關系存儲單元413選 二澤與該尺寸相同的值的尺寸相對應的功率，把該功率的數(shù)據(jù)傳送到功 率調節(jié)單元40L由此，通過在調節(jié)為該功率大小的激光加工裝置中 進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質點。該功率大小的數(shù)據(jù)還 傳送到監(jiān)視器129,顯示功率的大小。在該例中，數(shù)字孔徑固定而功 率可變。另外，與輸入的尺寸相同的值的尺寸沒有存儲在相關關系存 ^賭單元413中的情況下，向功率調節(jié)單元401以及監(jiān)視器J29發(fā)送與 最接近的值的尺寸相對應的功率的數(shù)據(jù)。這一點在以下說明的變形例 中也相同。
圖79是本實施形態(tài)的激光加工裝置的其它變形例中具備的總體 控制單元127的框圖。總體控制單元127具備數(shù)值孔徑選擇單元419 以及相關關系存儲單元413 。與圖7 8的變形例的不同之點在亍不是選 捧功率而是選擇數(shù)值孔徑。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖 70所示的數(shù)據(jù)。激光加工裝置的操作著通過鍵盤等在數(shù)值孔徑選擇單 元419中輸入改質點的所希望的尺寸。由此，數(shù)值孔徑逸擇單元419 從相關關系存儲單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對應的數(shù)值 孔徑，把該數(shù)據(jù)孔徑的數(shù)據(jù)傳送到透鏡選擇機構控制單元405，光束 擴展器501或者可變光闌控制單元603。由此，通過在調節(jié)為該數(shù)值 孔徑的大小的激光加工裝置中進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的 改質點。該數(shù)值孔徑的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器i29,顯示數(shù)值孔 徑的大小。在該例中，功率固定而數(shù)值孔徑可變。
圖80是本實施形態(tài)的激光加工裝置的又一個變形例中具備的總 體控制單元127的框圖?？傮w控制單元127具備組選擇單元421以及 相關關系存儲單元413。與圖78以及圖79的例子的不同之點是逸擇 功率以及數(shù)值孔徑的雙方。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖 69的功率以及數(shù)值孔徑的組與尺寸的相關關系的數(shù)據(jù)。激光加工裝置
的才喿作者通過健盤等在組選擇單元421中輸入改質點的所希望的尺 寸。由此，組逸棒單元421從相關關系存儲單元413選擇與該尺寸相 同的值的尺寸相對應的功率以及數(shù)值孔徑的組.，所選擇的組的功率的 數(shù)椐傳送到功率調節(jié)單元40!.,另一方面，所逸擇的紐的數(shù)值孔徑的 數(shù)據(jù)傳送到透鏡逸擇機構控制單元405，光束擴展器501或者可變光 闌4空制單元603。從而，通過在調節(jié)為該組的功率以及數(shù)值孔徑的大 小的激光加工裝置中進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質點。 該纟且的功率以及數(shù)值孔徑的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器219，顯示功 率以及數(shù)值孔徑的大小。
如果依據(jù)這些變形例，則能夠控制改質點的尺寸.，從而，通過縮 小改質點的尺十，能夠沿著加工對象物的切割預定線精密地切割，還 能夠得到平坦的切割面。加工對象物的厚度大的情況下，通迚加大改 質點的尺寸，能夠進行加工對象物的切割。 [笫8例]
本實施形態(tài)的第8例通過調節(jié)脈沖激光的重復頻率的大小或者脈 沖激光的焦點的相對移動速度的大小，控制用1個脈沖激光形成的改 質點和用隨后的1個脈沖激光形成的改質點之間的距離。即，控制相 鄰的改質點之間的距離。以下把該距離作為間距p進行說明。對于間 距p的控制以裂紋區(qū)為例進行說明。
把樂^沖激光的重復頻率記為f (Hz)，把加工對象物的X軸載物 臺或者Y軸載物的移動速度記為v (mm/sec)。這些載物臺的移動 速度是脈沖激光的焦點的相對移動的速度的一例，把由脈沖激光的1 次沖擊所形成的裂紋部分稱為裂紋點。從而，在切割預定線5的每個 單位長度所形成的裂紋點的數(shù)量n如下。
ii= f / v
在每個單位長度所形成的裂紋點數(shù)量n的倒數(shù)相當于間距p。 p = 1 / n
從而，如果調節(jié)脈沖激光的重復頻率的大小以及脈沖激光的焦點 的相對移動速度的大小中的至少一個，則能夠調節(jié)間距p。即，通過
加大重復頻率f (Hz)或者減小載物臺的移動速度v ( nim/scc)，則 能夠把間距控剁為較小u反之，通過減小重復頻率f(llz)或者加大 :拔啦_/臺的移動速度v ( rmu/ sec )，則能夠4巴間距p控制為較大。
而問距p與切剖預定線5方向中的裂紋點的尺十(i的關系有圖 8i ~圖83所示的3種。圖81 ~圖83是沿著通過本實施形態(tài)的激光加 工形成了裂紋區(qū)的加工對象物的切割預定線5的部分的平面圓。裂紋 點90用1個脈沖的;沐沖激光形成。通過沿著切割預定線并列形成多個 裂紋點90，形成裂紋區(qū)9
圖81示出間距p比尺寸d大的情況。沿著切割預定線5在加工 刈-象物的內部斷續(xù)地形成裂紋區(qū)9。圖82示出間距p與尺寸d大致相 等的情況。沿著切割預定線5在加工對象物的內部連續(xù)地形成裂紋區(qū) 9。圖83示出間距p比尺寸d小的情況 沿著切割預定線5在加工對 象-物的內部連續(xù)地形成裂紋區(qū)9。
如果依據(jù)圖81，則由于裂紋區(qū)9沿著切割預定線5不連續(xù)，因此 切割預定線5的位置保持某種程度的強度。從而，在激光加工以后進 lf加工對象物的切割工序時，容易進行加工對象物的處理。如果依據(jù) 圖32以及圖83，則由于沿著切割預定線5連續(xù)地形成裂紋區(qū)9，因此 能夠容易地進行以裂紋區(qū)9為起點的加工對象物的切割。
如果依據(jù)圖81則由于間距p比尺寸d大，如果依據(jù)圖82則由于 間if巨p與尺寸d大致相等，因此能夠防止通過脈沖激光的照射由多光 子吸收產生的區(qū)域與已經形成的裂紋點90相重疊 其結果，能夠減小 裂紋點的尺寸的分散性。即，如果依據(jù)本發(fā)明可如，如果通過脈沖激 光的照射由多先子吸收產生的區(qū)域與已經形成的裂紋點90相重疊，則 在該區(qū)域中所形成的裂紋點90的尺寸的分散性增大。如果裂紋點90 的尺寸的分散性增大，則難以沿著切割預定線精密地切割加工對象物， 另夕卜，切割面的平坦性也將惡化。而如果依據(jù)圖81以及圖82，則由 于可以減小裂紋點的尺寸的分散性，因此能夠沿著切割預定線精密地 切割加工對象物，而且能夠使切割面平坦。
如以上說明的那樣，如果依據(jù)本實施形態(tài)的第8例，則通過調節(jié)
;泳沖激光的重復頻率的大小或者脈沖激光的焦點的相對移動速度的大 小，能夠控制問距p 由此，通過考慮加工對象物的厚度或者材質等 改變間距|>，能夠進行與加工對象物相對應的激光加工。
另夕卜，對于能夠進行間距p的控制，以裂紋點情況進行了說明， 而在熔融處理點或者折射率變化點的情況下可以說也是相同的 其中，
^于于熔融處理點或者折射率變化點，即使產生與已經形成的熔融處理 點或者折射率變化點的重疊也不存在問題。另外，所謂脈沖激光的焦 點的相對移動，既可以是固定脈沖激光的焦點使加工對象物移動，也 可以是固定加工對象物使脈沖激光的焦點移動，還可以是使加工對象 物與脈沖激光的焦點相互沿著相反方向移動，還可以使加工對象物與 沖激光的焦點的速度不同而且沿著相同方向移動。
對于本實施形態(tài)的第8例中的激光加工裝置，以與圖14所示的
第i例中的激先加工裝置ioo的不同點為中心，使用圖i4進行說明。
激光光源101是Q開關激光器。圖84是激光光源101所具備的Q開 關;敫光器的概咯結構圖。Q開關激光器具備隔開預定間隔配置的反射 鏡5JL 53，配置在反射鏡51與反射鏡53之間的激光媒介55,在激光 媒介55上加入激勵用的輸入的激勵源57,配置在激光媒介55與反射 51之間的Q開關59*激光媒介55的材料例如是Nd: YAG。
在利用Q開關59—提高了諧振器的損失的狀態(tài)下，通過從激勵源 57在激光媒介55上加入激勵輸入，使激光媒介55的反相分布上升到 預定值。然后，通過成為利用Q開關59降低了諧振器的損失的狀態(tài)， 瞬時振蕩存儲的功率，發(fā)生脈沖激光L。根據(jù)來自激光光源控制單元 102的信號S(例如超聲波脈沖的重復頻率的變化)進行控制使得Q 開關59成為高的狀態(tài)。從而，能夠根據(jù)來自激光光源控制單元102的 4言號S，調節(jié)從激光光源101出射的脈沖激光的重復頻率。激光光源 控制單元102成為頻率調節(jié)裝置的一個例子。重復頻率的調節(jié)通過激 光加工裝置的使用者在后面說明的總體控制單元127中使用健盤等輸 入重復頻率的大小進行。以上是激光光源IOI的詳細情況。
在激光加工中，通過使加工對象物1沿著X軸方向或者Y軸方
向移動，沿著切割預定線形成改質區(qū)-從而，例如，在沿著x軸方向 形/炎改質區(qū)的情況下，通過調節(jié)X軸栽物臺109的移動速度，能夠調節(jié)^^h敫光的焦點的相對移動速度。另外，在沿著Y軸方向形成改質 區(qū)的情況下，通過調節(jié)Y軸栽物臺！n的移動速度，能夠調節(jié)脈沖激 光的焦,*的湘對移動速度。這些載物臺的移動速度的調節(jié)由栽物臺控制單元115控制 栽物臺控制單元115成為速度調節(jié)裝置的一個例子。 速度的調節(jié)通過激光加工裝置的使用者在后面說明的總體控制單元 127中^L用鍵盤等輸入速度的大小進行。另外，通過使焦點P能夠移 動，調節(jié)其移動速度，還能夠調節(jié)脈沖激光的焦點的相對移動速度。第8例中的激光加工裝置的總體控制單元127在第l例中的敫光 加工裝置的總體控制單元127中還添加了其它的功能。圖85是示出第 8例中的激光加工裝置的總體控制單元127的一例的一部分的框固。 總體控制單元127具備距離運算單元i41，尺寸存儲單元143以及圖 像生成單元.1.45。在距離運算單元14i中輸入脈沖激光的重復頻率的 大小以及栽物臺109、 lll的移動速度的大小。這些輸入由激光加工裝 置的操作者使用健盤等進行。距離運算單元141利用上迷的公式(！i = f/v， p=l/n),運算 相鄰的改質點之間的距離(間距)。距離運算單元141把該距離數(shù)據(jù) 傳送到監(jiān)視器129。由此，在監(jiān)視器129上顯示所輸入的頻率的大小 以及才艮據(jù)速度的大小形成的改質點之間的距離。另外，該距離數(shù)據(jù)還傳送到圖像生成單元145。在尺寸存儲單元 113中預先存儲著在該激光加工裝置中形成的改質點的尺寸。圖像生 成單元145根椐該距離數(shù)據(jù)和存儲在尺寸存儲單元143中的尺寸的數(shù) 據(jù)，生成由該距離和尺寸所形成的改質區(qū)的圖像數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)視器 129。由此，在監(jiān)視器129上還顯示改質區(qū)的圖像。從而，能夠在激光 加工之前了解相鄰的改質點之間的距離或者改質區(qū)的形狀。距離運算單元141還可以如以下那樣利用公式(n= f/v, p-l /n)運算改質點之間的距離。首先，生成預先登錄了重復頻率的大小 和載物臺109、 111的移動速度與改質點之間的距離的關系的表，把該 表的數(shù)據(jù)存儲在距離運算單元141中。通過把重復頻率的大小以及載 物臺109、 ni的移動速度的大小輸入到距離運算單元141，距離運算 舉元141從上述表中讀出在這些大小的條件下所生成的改質點中的改質,存、^:間的距離"另外，還可以固定重復頻率的大小而使栽物臺的移動速度的大小 可變。反之，也可以固定載物臺的移動速度的大小而使重復頻率的大 小可變。在這些情況下，在距離運算單元1.41中通過使用上迷的公式 或者表，進行用于在監(jiān)視器129上顯示改質點之間的距離或者改質區(qū) 的圖4象的處理。
如以上那樣，通過在圖85所示的總體控制單元127中輸入重復 頻率的大小或者載物臺的移動速度的大小，運算相鄰的改質點之間的 距離《輸入相鄰的改質點之間的所希望的距離，也可以控制重復頻率 的大小或者載物臺的移動速度的大小。以下說明這一點。
圖86是示出第8例中所具備的總休控制單元127的其它例予的 一部分的樞圖?？傮w控制單元127具備頻率運算單元147。敎光加工 裝置的使用者通過鍵盤等在頻率運算單元1.47中輸入相鄰的改質點之 間的距離的大小 該距離的大小考慮加工對象物的厚度或者材質等決 定。通過該輸入，頻率運算單元147按照上述公式或者表，運算用于 成為該距離的大小的頻率。在該例中載物臺的移動速度固定。頻率運 算單元147把所運算的數(shù)據(jù)傳送到激光光源控制單元102。通過在調 節(jié)為該頻率大'卜的激光加工裝置中把加工對象物進行激光加工，能夠 使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。該頻率大小的數(shù)據(jù)還 傳送到監(jiān)視器129,顯示該頻率的大小。
圖87是示出第8例中所具備的總體控制單元127的又一個例子 的一部分的框固?？傮w控制單元127具備速度運算單元149。與上述 相同，在速度運算單元149中輸入相鄰的改質點之間的距離的大小。 通過該輸入，速度運算單元149按照上述公式或者表，運算用于成為 該另巨離的大小的載物臺移動速度。在該例中重復頻率固定。速度運算 單元149把所運算的數(shù)據(jù)傳送到載物臺控制單元115。在調節(jié)為該載
物臺移動速度的大小的激光加工裝置中把加工對象物進行激光加工， 能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。該載物臺移動速度的大小的數(shù)椐還傳送到監(jiān)視器129，顯示該栽物臺移動速度的大小。圖8S是示出第8例所具備的總體控制單元J27的又--個例子的 一部分的樞圖?？傮w控制單元127具備組合運算單元151。與圖86以 7義圖87的情況的不同之點在于運算重復頻率以及栽物臺移動速度的 這兩者,，與上述相同，把相鄰的改質點之間的距離的大小輸入到組合 運算單元151。組合運算單元151根據(jù)上述公式或者表，運算用于成 為該距離的大小的重復頻率以及載物臺移動速度。纟且合運算單元151運算的數(shù)據(jù)傳送到激光光源控制單元102以及 載物臺控制單元115u激光光源控制單元102調節(jié)激光光源101使得 成為所運算的重復頻率的大小。栽物臺控制單元115調節(jié)載物臺109、 Ul使得成為所運算的栽物臺移動速度的大小.，通過用進行了這些調 節(jié)的激光加工裝置把加工對象物進行激光加工，能夠使相鄰的改質.& 之間的距離成為所希望的大小。所運算的重復頻率的大小以及栽物臺 移動速度的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器129，顯示所運算的這些值。其次，說明本實施形態(tài)的第8例中的激光加工方法。加工對象物 1;^硅晶片。在第8例中，與第15圖所示的第l例中的激光加工方法 相同，進行步驟S101 步驟Slll的動作。在步驟Slll以后，決定用1個脈沖的脈沖激光所形成的熔融處 理點中的相鄰熔融處理點之間的距離，即間距p的大小。間距p考慮 加工對象物l的厚度或者材質等決定。間距p的大小輸入到圖88所示 的總體控制單元127。而且，與圖15所示的第1例中的激光加工方法相同，進行步驟 S113~步驟S115的動作。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。如以上說明的那樣，如果依據(jù)第8例，則通過脈沖激光的重復頻 率的大小的調節(jié)，或者X軸栽物臺109、 Y軸栽物臺111的移動速度 的大小的調節(jié)，能夠控制相鄰的熔融處理點的距離。通過考慮加工對 象物1的厚度或者材質等改變距離的大小，能夠進行與目的相對應的 加工。
本實施形態(tài)的第9例通過改變照射在加工對象物上的激光對于加 工對象物的入射方向中的激光的焦點位置，沿著入射方向并列形成多 個改質區(qū)。
對-丁—多個改質區(qū)說明以裂紋區(qū)為例進行說明。圖89是使用本實 S&形態(tài)的第9例中的激光加工方法，在加工對象物1的內部形成了 2 個裂紋區(qū)9的加工對象物i的斜視圖。
對于2個裂紋區(qū)9的形成方法簡單地進行說明。首先，把脈沖激 光L的焦點對準加工對象物1的內部的背面21附近，沿著切割預定線 5 J吏焦點移動的同時在加工對象物1上照射脈沖激光L。由此，沿著切 割預定線5在加工對象物1的內部的背面21附近形成裂紋區(qū)9( 9A)。 然后，把脈沖激光L的焦點對準加工對象物1的內部的表面3附近， 沿著切割預定線5使焦點移動的同時在加工對象物1上照射脈沖激光 L。通過該照射，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部的表面3 附近形成裂紋區(qū)9 (9B)。
而且，如圖90所示，從裂紋區(qū)9A、 9B自然地生長裂紋9L詳 細地講，分別A^裂紋區(qū)9A向背面21的方向，從裂紋區(qū)9A (9B)向 裂紋區(qū)9B ( 9A)的方向，從裂紋區(qū)9B向表面3的方向自然生長。由 此，在沿著切割預定線5的加工對象物1的面，即成為切割面的面上， 能夠形成沿著加工對象部1的厚度方向延長伸展了的裂紋9。從而， 僅人為地加入化較小的力或者不加入力就能夠自然地沿著切割預定線 5切割加工對象物1。
如以上那棒，如果依據(jù)第9例，則通過形成多個裂紋區(qū)9，增加 切割加工對象物1時的成為起點的位置。從而，如果依據(jù)第9例，則 即4吏在加工對象物1的厚度比較大的情況下或者加工對象物1的材質 難以生長裂紋區(qū)9形成后的裂紋91的情況下等，也能夠進行加工對象 物1的切割。
另外，在尺是2個裂紋區(qū)9而難以切割的情況下，形成3個以上 的裂紋區(qū)9。例如，如圖91所示，能夠在裂紋區(qū)9A與裂紋區(qū)9B之間 形成裂紋區(qū)9C。另外，如果是激光的入射方向，則如圖92所示，還 《電夠沿著與加工對象物1的厚度方向正交的方向切割-在本實施形態(tài)的第9例中，最好從對于脈沖激光L入射的加工對 象物的入射面(例如表面3)的遠方開始順序地形成多個裂紋區(qū)9,.例 如在圖89中，首先形成裂紋區(qū)9A,然后形成裂紋區(qū)9B。如果從對于 入射面4秦近的一方開始順序地形成裂紋區(qū)9,則在后面形成的裂紋區(qū)9 形成時所照射的B^沖激光L由前面已經形成了的裂紋區(qū)9散射。由此， 由構成后面形成的裂紋區(qū)9的1個沖擊的脈沖激光L所形成的裂紋部 分(裂紋點)在尺寸方面產生分散性。從而，不能夠均勻地形成在后 面形成的裂紋區(qū)9。與此不同，由于如果從對亍入射面的遠方開始順 序形成裂紋區(qū)9,則不產生上述散射，因此能夠均勻地形成在后面形 成的裂全丈區(qū)9。
但是，在本實施形態(tài)的第9例中，多個裂紋區(qū)9的形成順序不限 定于上迷，既可以從對于加工對象物的入射面接近的一方開始順序地 形成，還可以隨機地形成 所謂隨機地形成，例如在圖91中，首先形 成裂纟丈區(qū)9C,接著形成裂紋區(qū)9B,然后使激光的入射方向相反，最 后形成裂紋區(qū)9A。另外，對于多個改質區(qū)的形成，以裂紋區(qū)的情況進行了說明，而 在熔融處理區(qū)或者折射率變化區(qū)的情況下可以說也是相同的。另外， 對于脈沖激光進行了說明，而對于連續(xù)波激光可以說也是相同的。
本實施形態(tài)的第9例中的激光加工裝置采用與圖14所示的第1 例中的激光加工裝置100相同的結構。在第9例中，由Z軸載物臺113 調節(jié)加工對象物1的厚度方向中的焦點P的位置。由此，例如，在加工對象物l的厚度方向中，能夠把焦點p調節(jié)為從厚度一半的位置接 近或者遠離入射面(表面3)的位置，或者調節(jié)到厚度的大致一半的 位置。
這里，使用圖93以及圖94說明由Z軸載物臺進行的加工對象物 的厚度方向t的焦點P的位置調節(jié)。在本實施形態(tài)的第9例中，以加 工對象物的表面(入射面)為基準把加工對象物的厚度方向中的激光的焦點位置調節(jié)到加工對象物的內部所希望的位置-圖93示出加工對 ;汰光L的焦點P位于加工對象物1的表而3的狀態(tài)。如圖94所示， 如杲使Z軸栽物臺朝向聚焦用透鏡i05進行z移動，則焦點P從表面 3移動到加工對象物1的內部。焦點P在加工對象物1的內部中的移 動量是Nz ( N是加工對象物1對于激光L的折射率)。從而，通過考 慮加工對象物1對于激光L的折射率使Z軸栽物臺移動，能夠控制加 工對象物1的厚度方向中的焦點P的位置。即，把焦點P在加工對象 物1的厚度方向中的所希望的位置作為從表面3到加工對象物1.的內 部的距離(Nz)。使加工對象物1沿著厚度方向移動通過用上述折射 率(N)除該距離(Nz)得到的移動量(z)。由此，能夠使焦點P對 準上述所希望的位置。如在第l例中說明過的那樣，通過載物臺控制單元U5拫據(jù)焦點 叆t據(jù)，移動控制Z軸載物臺113，使得可見光的焦點對準表面3。在可 見光的焦點位于表面3的Z軸載物臺113的位置中，調整激光加工裝 置1使得激光L的焦點P也位于表面3上。另外，總體控制單元1.27 輸入并存儲在圖93以及圖94中說明迚的移動量(z)的數(shù)據(jù)。其次，使用圖95，說明本實施形態(tài)的第9例中的激光加工方法。 圖95是用f說明該激光加工方法的流程圖。加工對象物l是硅晶片。步驟S101與圖15所示的第1例的步驟S101相同。接著測定加 工對象物1的厚度。根據(jù)厚度的測定結果以及加工對象物1的折射率， 決定加工對象物1的Z軸方向的移動量(z) (S103)。該移動量是為 了^f吏激光L的焦點P位于加工對象物1的內部，以對于加工對象物1 的表面3的敬光L的焦點為基準的加工對象物1的Z軸方向的移動量。 即，決定加工對象物1的厚度方向中的焦點P的位置?？紤]加工對象 物1的厚度、材質等決定焦點P的位置。在本實施形態(tài)中，使用用于 4吏焦點P位于加工對象于1的內部的背面附近的第1移動量的數(shù)據(jù)和 用于使焦點P位于表面3附近的第2移動量的數(shù)據(jù)。最初形成的熔融 處理區(qū)使用第l移動量的數(shù)據(jù)形成。接著形成的熔融處理區(qū)使用第2
移動量的數(shù)據(jù)形成..這些移動量的數(shù)據(jù)輸入到總體控制單元127中。步驟S105以及步驟S107與圖15所示的第1例的步驟S105以及 步驟S107相同,，在步驟S107中運算了的焦點數(shù)據(jù)傳送到栽物臺控制 單元U5。載物臺控制單元ii5根據(jù)該焦點數(shù)據(jù)使Z軸載物臺113進 4亍Z軸方向的移動(S109)。由此，觀察用光源H7的可見光的焦點 位于表面〗上。在Z軸載物臺113的該位置中，脈沖激光L的焦點P 訐主于表面3上。另外，攝影數(shù)據(jù)處理單元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)，運算包 括切割預定線5的加工對象物1的表面3的放大圖像數(shù)據(jù)。該放大圖 傳,敫據(jù)經迚總體控制單元127傳送到監(jiān)視器129，由此在監(jiān)枧器129 上顯示切割預定線5附近的放大圖像。在總體控制單元127中輸入預先在步驟S103中決定了的第1移 動量的數(shù)據(jù)，該移動量的數(shù)據(jù)傳送到載物臺控制單元115。我物臺控 制單元U5根據(jù)該移動量的數(shù)據(jù)，通過Z軸栽物臺113使加工對象物 i沿著Z軸方向移動，使得激光L的焦點P位于成為加工對象物1的 內部的位置(Sl 11)。該內部的位置是加工對象物1的背面附近。接著，與圖15所示的第1例的步驟SU3相同，沿著切割預定線 5形成在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)(S113)。熔融處理區(qū) 形成在加工對象物1的內部中的背面附近。接著，與步驟S111相同，根據(jù)第2移動量的數(shù)據(jù)，由Z軸載物 臺113使加工對象物1沿著Z軸方向移動，使得激光L的焦點P位于 成為加工對象物1的內部的表面3附近的位置(S115)。而且，與步 驟S113相同，在加工對象物1的內部形成熔融處理區(qū)(S117)。在該 步J豫中，在加工對象物1的內部的表面3附近形成熔融處理區(qū)。最后，通過沿著切割預定線5彎曲加工對象物1，切割加工對象 物1(S119)。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。il明本實施形態(tài)的第9例的效果。如果依據(jù)第9例，則通過沿著 入射方向并列形成多個改質區(qū)，增加切割加工對象物1時成為起點的 位置。例如，在加工對象物1的激光的入射方向的尺寸比較大的情況 下，或者加工對象物1是難以從改質區(qū)生長裂紋的材質的情況下，只是1個沿著切割預定線5的改質區(qū)則難以進行加工對象物1的切割 從而，在逸樣的情況下，通過像本實施形態(tài)這樣形成多個改質區(qū)，能 夠容易地切割加工對象物L [笫10例]本實施形態(tài)的第10例通過調節(jié)加工對象物的厚度方向中的激光 的焦點位置，控制加工對象物的厚度方向中的改質區(qū)的位置。^!-于該位置控制以裂紋區(qū)為例進行說明。圖96是使用本實施形 態(tài)的第10例中的加工激光加工方法，在加工對象物物1的內部形成了 裂纟文區(qū)9的加工對象物l.的斜視圖。脈沖激光L的焦點越過加工對象 物1的if泉沖激光的表面(入射光面)3,對準加工對象物1的內部。而 且在加工才象物1的厚度方向把焦點調節(jié)到厚度的大致一半的位置。 如果在這些條件下沿著切割預定線5在加工對象物1上照射脈沖激光 L，則沿著切割預定線在加工對象物1的厚度一半的位置及其附近形成 裂故區(qū)9。圖97是圖96所示的加工對象物！的部分剖面圖。裂紋區(qū)9形成 以后，從裂紋區(qū)9向表面3以及背面21自然地生長裂紋91。如果在 加工對象^ 1的厚度方向，在厚度一半的位置及其附近形成裂纟丈區(qū)9， 則例如在咖工對象物1的厚度比較大的情況下，能夠使自然成長的裂 紋91與表勤3 (背面21)的距離比較長。從而，沿著加工對象物l的 切割預定裁5的切割預定位置保持某種程度的強度。從而，在激光加 工結束以后進行加工對象物l的切割工序時，容易進行加工對象物的 處理。圖98是包括與圖96同樣地使用本實施形態(tài)的第IO例中的激光 加工方法形成的裂紋區(qū)9的加工對象物1的斜視圖。在加工對象物1 的厚度方向，在把脈沖激光L的焦點調節(jié)到從厚度一半的位置接近表 面(入射面)3的位置形成圖98所示的裂紋區(qū)9。裂紋區(qū)9形成在加 工對象物l的內部中的表面3 —側。圖99是圖98所示的加工對象物 l的部分剖面圖。由于裂紋區(qū)9形成在表面3—側，因此自然生長的 裂紋91到達表面3或者其附近。從而，由于在表面3易于產生沿著切
割預定線5的切割，因此能夠容易地切割加工對象物l。特別是，在加工對象物i的表面3上形成著電子器件或者電極圖形的情況下，如杲把裂紋區(qū)9形成在表面3附近，則能夠防止在加工 對象物i的切割時損傷電子器件等。即，通過使裂紋91從裂紋區(qū)9向加工對象物i的表面3以及背面2:l的方向生長，切割加工對象物i。既有只是裝紋91的自然生長就能夠進行切割的情況，也有除去裂紋 91的自然生長以外人為地使裂紋91生長進行切割的情況。如果裂紋 區(qū)9與表面3的距離比較長，則在表面3 —側裂紋91的生長方向的偏 移加大。由此，裂紋9t有時到達電子器件等的形成區(qū)，由于該到達損 傷電子器件等。如果把裂紋區(qū)9形成在表面3附近，則由于裂紋區(qū)9 與表面3的距離比較短，因此能夠減小裂紋91的生長方向的偏移 從 而，能夠不損傷電子器件等進行切割。但是，如果在過于接近表面3 的位置形成裂纟文區(qū)9，則裂紋區(qū)9形成在表面3上。因此，裂紋區(qū)9 本身的隨機形狀顯現(xiàn)在表面3上，成為表面3的屑片的原因，切割精 度惡化。另夕卜，還能夠在加工對象物i的厚度方向把脈沖激光L的焦點調 節(jié)到從厚度一半的位置遠離表面3的位置，形狀裂紋區(qū)9。這種情況 下，裂紋區(qū)9形成在加工對象物1的內部中的背面21 —側。圖100是包括與圖96同樣地使用了本實施形態(tài)的第IO例中的激 光加工方法形成的裂紋區(qū)9的加工對象物1的斜視圖。圖100所示的 X軸方向的裂紋區(qū)9是在加工對象物1的厚度方向把脈沖激光L的焦 點調節(jié)到從厚度一半的位置遠離表面(入射面)3的位置而形成的。 另一方面，Y軸方向的裂紋區(qū)9是把焦點調節(jié)到從厚度一半的位置接 近表面3的位置而形成的。X軸方向的裂紋區(qū)9與Y軸方向的裂紋區(qū) 9立體交叉。在加工對象物1例如是半導體晶片的情況下，沿著X軸方向以及 Y軸方向分別平行地形成多個裂紋區(qū)9。由此，在半導體晶片中網(wǎng)格 形地形成裂紋9，以網(wǎng)格形的裂紋區(qū)為起點分割成各個芯片。如果X 軸方向的裂紋區(qū)9與Y軸方向的裂紋區(qū)9在加工對象物l的厚度方向中的位置都相同，則產生X軸方向的裂紋區(qū)9與Y軸方向的裂紋區(qū)9 正交的位置。在正交的位置由于裂紋區(qū)重疊，因此難以使X軸方向的 切割面與Y軸方向的切割面高精度地正交。由此，在正交的位置妨礙力n工對象物1的精密的切割。與此不同，如圖t.OO所示，在加工對象物1的厚度方向，如果使 X軸方向的裂紋區(qū)9的位置與Y軸方向的裂紋區(qū)9的位置不同，則能 夠防止X軸方向的裂紋區(qū)9與Y軸方向的裂紋區(qū)9重疊。從而，能夠 進行加工對象物l的精密的切割。另外，最好在X軸方向的裂紋區(qū)9以及Y軸方向的裂紋區(qū)9中， 在前面已經形成的裂紋區(qū)9的表面(入射面)3 —側形成在后面形成 的裂紋區(qū)9。如果在前面形成的裂紋區(qū)9的背面21 —側形成后面形成 的裂故區(qū)9，則在成為X軸方向的切割面與Y軸方向的切割面正交場 所的位置，在后面形成的裂紋區(qū)9形成時所照射的脈沖激光L由前面 已經形成了的裂紋區(qū)9散射。由此，在后面形成的裂紋區(qū)9中，在成 為上述正交場所的位置所形成的部分的尺寸與在其它位置所形成的部 分的尺寸之間產生分散性。從而，不能夠均勻地形成在后面形成的裂 紋區(qū)9。與此不同，如果在前面形成的裂紋區(qū)9的表面3 —側形成后面形 成的裂紋區(qū)9,則由于在成為上述正交場所的位置不發(fā)生脈沖激光L 的散射，因此能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區(qū)9。如以上說明的那樣，如果依據(jù)本實施形態(tài)的第10例，則通過調 節(jié)加工對象物的厚度方向中的激光的焦點位置，能夠控制加工對象物 的厚度方向中的改質區(qū)的位置，通過考慮加工對象物的厚度或者材質 等改變焦點位置，能夠進行與加工對象物相對應的激光加工。另外，對于能夠進行改質區(qū)的位置控制，以裂紋區(qū)的情況進行了 -說明，而即便在熔融處理區(qū)或者折射率變化區(qū)的情況下可以說也是相 同的。另外，對于脈沖激光進行了說明，而對于連續(xù)波激光可以說也 是相同的。本實施形態(tài)的第IO例中的激光加工裝置采用與圖14所示的第1
例中的激光加工裝置100相同的結構。在第10例中，由z軸載物臺 H3 "i月節(jié)加工對象物1的厚度方向中的焦點P的位置。由此，例如， 能夠4巴焦點P在加工對象物1的厚度方向中，調節(jié)到從厚度一半的位 置接近或者遠離入射面(表而3)的位置，或者調節(jié)到厚度的大致一 半的-艮置。另外，通過使聚光用透鏡105沿著Z軸方向移動，也能夠 ^t^亍這些調節(jié)或者使激光的焦點對準加工對象物的內部。從而，在本 發(fā)明中，i/于存在加工對象物1沿著其厚度方向移動的情況以及聚光 用i毫M:05沿著加工對象物1的厚度方向移動的情況，因此加工對象 物1的厚庋方向中的加工對象物1的移動量作為相對移動量或者其它的相^i"移動量。由Z鉍載物臺進行的加工對象物的厚度方向中的焦點P的位置調 節(jié)與在圖93以及圖94中說明過的第9例相同。在第10例中，攝影數(shù)據(jù)處理單元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)運算用于使 觀察用光源117發(fā)生的可見光的焦點對準表面3的焦點數(shù)據(jù)。根椐該 焦點數(shù)據(jù)，載物臺控制單元115通過移動控制Z軸載物臺113,使得 可見光的焦點對準表面3。在使可見光的焦點位于表面3上的Z軸載 物臺il3的位置，激光加工裝置1調整激光L的焦點P使得也位于表 面3上。從而，焦點數(shù)據(jù)是為了使焦點P位于表面(入射面)3所必 需的加工對象物1的厚度方向中的加工對象物1的其它相對移動量的 一個例子。攝影數(shù)據(jù)處理單元125具有運算其它的相對移動量的功能?？傮w控制單元127輸入并存儲在圖93以及圖94說明過的移動量 (z)的數(shù)振。即，總體控制單元127具有存儲加工對象物1的厚度方 向中的加工對象物的相對移動量的數(shù)據(jù)的功能?？傮w控制單元127由 載物臺控制單元115以及Z軸載物臺113,在加工對象物1的厚度的 范圍內調節(jié)由聚光用透鏡105聚光了的脈沖激光的焦點位置。使用圖14所示的第1例中的激光加工裝置以及圖15所示的第1 例中的;敫光加工方法的流程圖說明本實施形態(tài)的第10例中的激光加 工方法。加工對象物l是硅晶片。步驟SIOI與圖15所示的第1例的步驟S101相同。接著，與圖1.5所示的第Jt例的步驟S103相同，測定加工對象物J(的厚度。根據(jù) 厚度的測定結果以及加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z 軸方向的移動量(z) (Si03)。該移動量是為了使激光L的焦點J、 i'主于加工對象物i的內部，以位于加工對象物1的表面3的激光L的 焦點為基準的加工對象物1的Z軸方向的移動量。即，決定加工對象 物1的厚度方向中的焦點P的位置。Z軸方向的移動量(z)是加工對 象物1的厚度方向中的加工對象物的相對移動量的數(shù)據(jù)的一個例子。 考慮加工對象物1的厚度、材質、加工的效果(例如加工對象物的處 理容易，能夠容易地切割)等決定焦點P的位置。該移動量的數(shù)據(jù)輸 入到總體控制單元127。
步驟S105以及步驟S107與圖15所示的第i例的步驟S!05以及 107相同。在步驟S107中運算的焦點數(shù)據(jù)是加工對象物1的Z軸方向 的其它的湘對移動量的數(shù)據(jù)。
該焦點數(shù)據(jù)傳送到栽物臺控制單元U5。載物臺控制單元li5根 據(jù)該焦點數(shù)據(jù)使Z軸載物臺113進行Z軸方向的移動(S109)。由此， 觀察用光源117的可見光的焦點位于表面3上。在Z軸載物臺113的 該位置，脈沖激光L的焦點P位于表面3上。另外，攝影數(shù)據(jù)處理單 元125根據(jù)攝影數(shù)據(jù)，運算包括切割預定線5的加工對象物1的表面 3的放大圖像數(shù)據(jù)。該放大圖像數(shù)據(jù)經過總體控制單元127傳送到監(jiān) 視器129，由此在監(jiān)枧器129上顯示切割預定線5附近的放大圖像。
在總體控制單元127中預先輸入在步驟S103中決定了的相對移 動量數(shù)據(jù)，該移動量數(shù)據(jù)傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單 元115才艮據(jù)該移動量數(shù)據(jù)，由Z軸載物臺113使加工對象物1沿著Z 軸方向移動，使得激光L的焦點P位于成為加工對象物1的內部的位 置(S1U)。
步驟S113以及步驟S115與圖15所示的步驟S113以及步驟S115 相同.4艮據(jù)以上過程，把加工對象物1分割成硅芯片。
說明本實施形態(tài)的第IO例的效果。如果依據(jù)第10例，則調節(jié)加 工對象物1的厚度方向中的焦點P的位置，在加工對象物1上照射脈 沖激光L，形成改質區(qū) 由此，能夠控制加工對象物1的厚度方向中 的改質區(qū)的位置.，從而，通過根據(jù)加工對象物1的材質、厚度、加工 效果等，改變加工對象物1的厚度方向中的改質區(qū)的位置，能夠進行 與加工又j-象物〗相對應的切割加工。如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法以及激光加工裝置，則能夠在加 工對象物的表面上不發(fā)生熔融或者偏離切割預定線的分割，切割加工 )寸象物。l而，能夠提高通過切割加工對象物制作的產品(例如，半 導體芯片，壓電器件芯片，液晶等顯示裝置)的成品率或者生產性。
權利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于，包括如下工序向在表面?zhèn)壬闲纬捎卸鄠€電子器件的晶片狀的加工對象的內部對準聚光點(condensed point)，并經過所述電子器件之間的區(qū)域照射激光，從而，在所述加工對象物中，沿著經過所述電子器件之間并在第1方向上延伸的多個第1切割預定線的各個，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離的內側形成第1熔融處理區(qū)域，并且，在所述加工對象物中，沿著經過所述電子器件之間并在與所述第1方向相交的第2方向上延伸的多個第2切割預定線的各個，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離的內側形成第2熔融處理區(qū)域的工序；經由安裝在所述加工對象物的背面?zhèn)鹊木哂袕椥缘谋∑蛩黾庸ο笪锸┘討?，從而，以所述?和第2熔融處理區(qū)域為切斷的起點，沿著所述第1和第2切割預定線，對于每個所述電子器件將所述加工對象物分割為多個芯片的工序。
2. —種激光加工方法，其特征在于，包括如下工序 向固定在具有彈性的薄片上的晶片狀的加工對象物的內部對準聚光點，并照射激光，從而，在所述加工對象物中，沿著在第1方向上 延伸的多個第1切割預定線的各個，在所述加工對象物的內部形成第1 改質區(qū)域，并且，在所述加工對象物中，沿著在與所述第1方向相交 的第2方向上延伸的多個第2切割預定線的各個，在所述加工對象物 的內部形成第2改質區(qū)域的工序；經由所述薄片向所述加工對象物施加應力，從而，以所述第1和 所述第2改質區(qū)域為切斷的起點，沿著所述第1和第2切割預定線將 所述加工對象物分割為多個芯片的工序；所述第1和第2改質區(qū)域與所述加工對象物的表面和背面分離。
3. 如權利要求2所述的激光加工方法，其特征在于 所述第1和所述第2改質區(qū)域為熔融處理區(qū)域。
4.如權利要求2所述的激光加工方法，其特征在于 所述第1和所述第2改質區(qū)域為折射率變化區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光加工方法，向在表面?zhèn)壬闲纬捎卸鄠€電子器件的晶片狀的加工對象的內部對準聚光點，并經過電子器件之間的區(qū)域照射激光，從而沿著經過電子器件之間并在第1方向上延伸的多個第1切割預定線的各個，在距加工對象物的激光入射面規(guī)定距離的內側形成第1熔融處理區(qū)域；并沿著經過電子器件之間并在與第1方向相交的第2方向上延伸的多個第2切割預定線的各個，在距加工對象物的激光入射面規(guī)定距離的內側形成第2熔融處理區(qū)域的工序；經由安裝在加工對象物的背面?zhèn)鹊木哂袕椥缘谋∑蚣庸ο笪锸┘討Γ瑥亩?，以?和第2熔融處理區(qū)域為切斷的起點，沿著第1和第2切割預定線，對于每個電子器件將加工對象物分割為多個芯片的工序。
文檔編號B23K26/40GK101110392SQ20071014774
公開日2008年1月23日 申請日期2001年9月13日 優(yōu)先權日2000年9月13日
發(fā)明者和久田敏光, 山內直己, 福世文嗣, 福滿憲志 申請人:浜松光子學株式會社