專利名稱：激光加工方法以及激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體材料基板，壓電材料基板或者玻璃基板等加工對(duì)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(shù)：
激光的應(yīng)用之一是切割，由激光進(jìn)行的一般的切割如下。例如，在半導(dǎo)體晶片或者玻璃基板這樣的加工對(duì)象物的切割位置，照射加工對(duì)象物吸收的波長(zhǎng)的激光，通過激光的吸收在切割的位置從切割對(duì)象物的表面向背面進(jìn)行加熱熔融，切割加工對(duì)象物。但是，在該方法中，在加工對(duì)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(duì)象物是半導(dǎo)體晶片的情況下，在形成于半導(dǎo)體晶片的表面的半導(dǎo)體元件中，有可能熔融位于上述區(qū)域附近的半導(dǎo)體元件。
作為防止加工對(duì)象物的表面熔融的方法，例如有在特開2000-219528號(hào)公報(bào)或者特開200-15467號(hào)公報(bào)中公開的由激光進(jìn)行的切割方法。在這些公報(bào)的切割方法中，通過激光加熱加工對(duì)象物的切割位置，然后通過冷卻加工對(duì)象物，使在加工對(duì)象物的切割位置中產(chǎn)生熱沖擊，切割加工對(duì)象物。
但是，在這些公報(bào)的切割方法中，如果在加工對(duì)象物中產(chǎn)生的熱沖擊大，則在加工對(duì)象物的表面，有可能發(fā)生偏離了切割預(yù)定線的切割或者切割到?jīng)]有進(jìn)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(jìn)行精密切割。特別是，在加工對(duì)象物是半導(dǎo)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(dǎo)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(duì)于半導(dǎo)體芯片等的熱損傷也大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供在加工對(duì)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，而且利用多光子吸收這樣的現(xiàn)象，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)。如果在加工對(duì)象物的切割位置有某些起點(diǎn)，則能夠用比較小的力分割加工對(duì)象物進(jìn)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(zhì)區(qū)作為起點(diǎn)，沿著切割預(yù)定線分割加工對(duì)象物，能夠切割加工對(duì)象物。由此，由于能夠用比較小的力切割加工對(duì)象物，因此能夠在加工對(duì)象物的表面不發(fā)生偏離切割預(yù)定線的不必要的切割而進(jìn)行加工對(duì)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(duì)象物的內(nèi)部局部地發(fā)生多光子吸收形成改質(zhì)區(qū)。由此，由于在加工對(duì)象物的表面幾乎不吸收激光，因此不會(huì)熔融加工對(duì)象物的表面。另外，所謂焦點(diǎn)是激光聚光的位置。切割預(yù)定線既可以是在加工對(duì)象物的表面或者內(nèi)部實(shí)際引出的線，也可以是假設(shè)的線。以上說明(1)在后面說明的(2)～(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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括裂紋區(qū)的改質(zhì)區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。因此，在加工對(duì)象物的內(nèi)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(duì)象物的內(nèi)部感應(yīng)熱畸變，由此在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂紋區(qū)。由于該裂紋區(qū)是上述改質(zhì)區(qū)的一個(gè)例子，因此如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)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(duì)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括熔融處理區(qū)的改質(zhì)區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。由此，加工對(duì)象物的內(nèi)部通過多光子吸收局部地進(jìn)行加熱。通過該加熱在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。由于該熔融處理區(qū)是上述改質(zhì)區(qū)的一個(gè)例子，因此如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)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(duì)象物，例如是包括半導(dǎo)體材料的部件。
本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)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(zhì)區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs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(duì)象物的內(nèi)部引起多光子吸收，則由多光子吸收產(chǎn)生的功率不轉(zhuǎn)化為熱能，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成感應(yīng)離子價(jià)變化、結(jié)晶或者分極取向等永久的構(gòu)造變化，形成折射率變化區(qū)。該折射率變化區(qū)由于是上述改質(zhì)區(qū)的一個(gè)例子，因此如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)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(duì)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(shí)間上使激光的功率集中，因此即使激光光源是1個(gè)，也能夠使激光的焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)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(duì)象物的內(nèi)部激光的照射激光，能夠例示把從1個(gè)激光光源出射的激光聚光，在加工對(duì)象物的內(nèi)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1個(gè)，也能夠使激光的焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度成為能夠發(fā)生多光子吸收的大小。
所謂在加工對(duì)象物的內(nèi)部聚光照射激光，能夠例示把從多個(gè)激光光源出射的各個(gè)激光在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，從不同方向進(jìn)行照射。如果這樣做，則由于使用多個(gè)激光光源，則能夠使激光的焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度成為能夠發(fā)生多光子吸收的大小。由此，與脈沖激光相比較，即使是瞬時(shí)功率小的連續(xù)波激光也能夠形成改質(zhì)區(qū)。從多個(gè)激光光源出射的各個(gè)激光也可以從加工對(duì)象物的表面入射。另外，多個(gè)激光光源也可以包括出射從加工對(duì)象物的表面入射的激光的激光光源和出射從加工對(duì)象物的背面入射的激光的激光光源。多個(gè)激光光源也可以包括沿著切割預(yù)定線陣列形地配置了激光光源的光源單元。如果這樣做，則由于沿著切割預(yù)定線同時(shí)形成多個(gè)焦點(diǎn)，因此能夠使加工速度提高。
改質(zhì)區(qū)通過對(duì)于在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)了的激光點(diǎn)的焦點(diǎn)，相對(duì)地移動(dòng)加工對(duì)象物而形成。如果這樣做，則通過上述相對(duì)地移動(dòng)，沿著加工對(duì)象物的表面上的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)。
在形成改質(zhì)區(qū)的工序以后，還可以具備沿著切割預(yù)定線切割加工對(duì)象物的切割工序。在改質(zhì)區(qū)形成工序中不能夠切割加工對(duì)象物的情況下，由該切割工序切割加工對(duì)象物。切割工序由于把改質(zhì)區(qū)作為起點(diǎn)分割加工對(duì)象物，因此能夠用比較小的力切割加工對(duì)象物。由此，能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生偏離切割預(yù)定線的不必要的分割的加工對(duì)象物的切割。
作為加工對(duì)象物，例示了包括玻璃、壓電材料以及半導(dǎo)體材料的部件。另外，作為加工對(duì)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(duì)象物中適用。所謂電子器件，指的是半導(dǎo)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在半導(dǎo)體材料的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著半導(dǎo)體材料的切割預(yù)定線在半導(dǎo)體材料的內(nèi)部形成改質(zhì)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(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著壓電材料的切割預(yù)定線在壓電材料的內(nèi)部形成的改質(zhì)區(qū)的工序。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，能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)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(duì)象物的表面上形成多個(gè)電路部分，在與形成于多個(gè)電路部分中的鄰接的電路部分之間的間距面對(duì)的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)。如果這樣做，則在形成于鄰接的電路部分之間的間距的位置，能夠可靠地切割加工對(duì)象物。
在本發(fā)明的激光加工方法中，能夠在多個(gè)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(hù)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(dǎo)體材料的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，沿著半導(dǎo)體材料的切割預(yù)定線在半導(dǎo)體材料的內(nèi)部形成熔融處理區(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(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生不必要的分割而且不會(huì)熔融其表面的激光加工。另外，熔融處理區(qū)的形成既有多光子吸收的原因，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(duì)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)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(duì)象物上照射激光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，形成改質(zhì)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(zhǎng)軸方向(即，偏振光的傾斜強(qiáng)的方向)促進(jìn)改質(zhì)區(qū)的形成。由此，如果在加工對(duì)象物上照射激光，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸方向沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，形成改質(zhì)區(qū)，則能夠沿著切割預(yù)定線有效地形成改質(zhì)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(duì)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(yù)定線的方向以外抑制改質(zhì)區(qū)的形成，因此能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)象物。
這里，所謂橢圓率是橢圓的短軸長(zhǎng)度的一半/長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的一半。激光的橢圓率越小，越能夠促進(jìn)沿著切割預(yù)定線的方向形成改質(zhì)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(duì)象物的厚度或者材質(zhì)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(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括裂紋區(qū)的改質(zhì)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(duì)象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)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(zhì)區(qū)，另外，能夠沿著加工預(yù)定線精密切割加工對(duì)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(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括熔融處理區(qū)的改質(zhì)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(duì)象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)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(zhì)區(qū)，另外，能夠沿著加工預(yù)定線精密切割加工對(duì)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(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)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(zhì)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(duì)象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)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(zhì)區(qū)，另外，能夠沿著加工預(yù)定線精密地切割加工對(duì)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。橢圓率為0時(shí)成為線偏振光。如果依據(jù)線偏振光，則能夠把改質(zhì)區(qū)的沿著切割預(yù)定線方向的尺寸做成最大限度的同時(shí)把除此以外方向的尺寸做成最小限度。另外，能夠根據(jù)1/4波長(zhǎng)板的方位角變化調(diào)節(jié)橢圓偏振光的橢圓率。如果使用1/4波長(zhǎng)板，則僅使方位角變化就能夠調(diào)節(jié)橢圓率。
在形成改質(zhì)區(qū)的工序以后，如果通過1/2波長(zhǎng)板使激光的偏振光旋轉(zhuǎn)大致90°，在加工對(duì)象物上照射激光。另外，在形成改質(zhì)區(qū)的工序以后，能夠以加工對(duì)象物的厚度方向?yàn)檩S，使加工對(duì)象物旋轉(zhuǎn)大致90°，在加工對(duì)象物上照射激光。通過這些動(dòng)作，能夠在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成在沿著加工對(duì)象物的表面的方向延伸而且與改質(zhì)區(qū)交叉的其它的改質(zhì)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(yù)定線的改質(zhì)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(duì)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，沿著切割預(yù)定線切割加工對(duì)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線。由此，能夠沿著切割預(yù)定線有效地切割加工對(duì)象物。本發(fā)明的激光加工方法還可以通過使加工對(duì)象物吸收激光，加熱熔融加工對(duì)象物，切割加工對(duì)象物。另外，本發(fā)明的激光加工方法還可以通過在加工對(duì)象物上照射激光使得發(fā)生多光子吸收，由此在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，以改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)切割加工對(duì)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1μs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(diào)節(jié)為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的橢圓率調(diào)節(jié)裝置；進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得表示由橢圓率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)了的脈沖激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線的長(zhǎng)軸調(diào)節(jié)裝置；聚光脈沖激光，使得由長(zhǎng)軸調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)了的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度成為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)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(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)定線的不必要的分割的激光切割加工。另外，由于在加工對(duì)象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)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(zhì)區(qū)，另外，能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)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(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的偏電光旋轉(zhuǎn)大致90°的90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。另外，能夠具備把以加工對(duì)象物的厚度方向?yàn)檩S放置加工對(duì)象物的載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)大致90°的旋轉(zhuǎn)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(zhǎng)軸沿著在加工對(duì)象物的表面的方向延伸，而且與切割預(yù)定線相交叉的方向延伸的其它的切割預(yù)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(yù)定線的改質(zhì)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1μm以下而且具有線偏振光的脈沖激光的激光光源；進(jìn)行調(diào)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(duì)象物的切割預(yù)定線的線偏振光調(diào)節(jié)裝置；聚光脈沖激光使得由線偏振光調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)了的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)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(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不會(huì)發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)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(zhì)區(qū)，另外，能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)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1μm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(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)區(qū)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的功率大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)輸入的脈沖激光的功率大小從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以該大小的功率形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸顯示裝置。
如果依據(jù)本發(fā)明，則可知能夠進(jìn)行控制使得如果減小脈沖激光的功率則減小改質(zhì)點(diǎn)，如果加大脈沖激光的功率則增大改質(zhì)點(diǎn)。所謂改質(zhì)點(diǎn)是由1個(gè)脈沖的脈沖激光形成的改質(zhì)部分，通過把改質(zhì)點(diǎn)匯集構(gòu)成改質(zhì)區(qū)。改質(zhì)點(diǎn)的尺寸控制對(duì)于對(duì)象加工物的切割帶來影響。即，如果改質(zhì)點(diǎn)過大，則沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線的切割精度以及切割面的平坦性惡化。另一方面，對(duì)于厚度大的加工對(duì)象物如果改質(zhì)點(diǎn)極小，則難以進(jìn)行加工對(duì)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(diào)節(jié)脈沖激光功率的大小，能夠進(jìn)行改質(zhì)點(diǎn)的尺寸控制。因此，能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)象物，另外能夠得到平坦的切割面。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置具備預(yù)先存儲(chǔ)了脈沖激光的功率大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置。根據(jù)輸入的脈沖激光的功率大小，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以該大小的功率形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，顯示被選擇的改質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)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1μs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激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的聚光透鏡；根據(jù)數(shù)值孔徑的大小的輸入，調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑大小的數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)區(qū)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)由數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)輸入的數(shù)值孔徑的大小從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以該大小的數(shù)值孔徑形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸顯示裝置。
如果依據(jù)本發(fā)明，則可知能夠進(jìn)行控制使得如果增大包括聚光用透鏡的光學(xué)系的數(shù)值孔徑的大小則減小改質(zhì)點(diǎn)，如果減小該數(shù)值孔徑則增大改質(zhì)點(diǎn)。由此，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則通過調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小能夠進(jìn)行改質(zhì)點(diǎn)的尺寸控制。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置具備預(yù)先存儲(chǔ)了數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置。根據(jù)輸入的數(shù)值孔徑的大小，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以該大小的數(shù)值孔徑形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，顯示被選擇的改質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；包括多個(gè)使從激光光源出射的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度成為1×108(W/cm2)以上那樣把脈沖激光進(jìn)行聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個(gè)聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，還具備包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)值孔徑不同，根據(jù)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物的照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)包括所選擇的聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以該大小的數(shù)值孔徑形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質(zhì)點(diǎn)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，則能夠進(jìn)行改質(zhì)點(diǎn)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(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小形成的改質(zhì)點(diǎn)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1μs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(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的功率的大小以及由數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的數(shù)值孔徑的大小的組與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)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(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以這些大小形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇的改質(zhì)點(diǎn)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(diào)節(jié)與數(shù)值孔徑的調(diào)節(jié)相組合，因此能夠增加改質(zhì)點(diǎn)的尺寸可控制的大小的種類。另外，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(zhì)點(diǎn)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1μs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(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調(diào)節(jié)裝置；包括多個(gè)使從激光光源出射的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度成為1×108(W/cm2)以上那樣把脈沖激光進(jìn)行聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個(gè)聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，還具備包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)值孔徑不同，根據(jù)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的功率的大小以及包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的組與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇以這些大小形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質(zhì)點(diǎn)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)與上述本發(fā)明的激光加工裝置相同的理由，能夠增加改質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)的尺寸。
以上所說明的激光加工裝置能夠具備生成由尺寸選擇裝置選擇了的尺寸的改質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)。
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1μs以下的脈沖激光的激光光源；調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的功率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光功率的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的功率大小與該質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(diào)節(jié)裝置調(diào)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(yù)先存儲(chǔ)了脈沖激光的功率大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置。根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇能夠形成該尺寸的脈沖激光功率的大小。功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)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，能夠形成所希望尺寸的改質(zhì)點(diǎn)。
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1μs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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的聚光用透鏡；調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑選擇裝置，數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)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。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則具備預(yù)先存儲(chǔ)了數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置。根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)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(zhì)點(diǎn)。
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1μs以下的脈沖激光的激光光源；包括多個(gè)使得從激光光源出射的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度成為1×108(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(gè)聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)值孔徑不同，還具備把由透鏡選擇裝置選擇了的聚光用透鏡聚光的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了多個(gè)聚光用透鏡的數(shù)值孔徑的大小與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑選擇裝置，透鏡選擇裝置進(jìn)行多個(gè)聚光用透鏡的選擇，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。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置選擇能夠形成該尺寸的數(shù)值孔徑的大小。透鏡選擇裝置進(jìn)行多個(gè)聚光用透鏡的選擇使得成為由數(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(zhì)點(diǎn)。
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1μs以下的脈沖激光的激光光源；調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的功率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的聚光用透鏡；調(diào)節(jié)包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小的數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置；把由聚光用透鏡聚光的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光功率的大小以及由數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的數(shù)值孔徑的大小的組與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(diào)節(jié)裝置以及數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的功率大小以及包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小，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(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(diào)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(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小，使得成為所選擇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(zhì)點(diǎn)。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(zhì)點(diǎn)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；調(diào)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(diào)節(jié)裝置；包括多個(gè)使得從激光光源出射的脈沖激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(gè)聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括多個(gè)聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的每一個(gè)數(shù)值孔徑不同，還具備把由透鏡選擇裝置所選擇的聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備預(yù)先存儲(chǔ)了由功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的脈沖激光的功率大小以及多個(gè)聚光用透鏡的數(shù)值孔徑的大小的組與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)裝置；根據(jù)改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(diào)節(jié)裝置以及透鏡選擇裝置進(jìn)行從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的調(diào)節(jié)以及多個(gè)聚光用透鏡的選擇，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(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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。分別進(jìn)行從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的調(diào)節(jié)以及多個(gè)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)值孔徑的大小。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(zhì)點(diǎn)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小的選擇裝置；顯示由數(shù)值孔徑選擇裝置所選擇的數(shù)值孔徑的大小的選擇裝置；顯示由組選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(zhì)點(diǎn)的尺寸的輸入，了解激光加工裝置動(dòng)作時(shí)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(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)。根據(jù)這些改質(zhì)點(diǎn)規(guī)定改質(zhì)區(qū)。改質(zhì)區(qū)包括在加工對(duì)象物的內(nèi)部作為發(fā)生裂紋的區(qū)域的裂紋區(qū)，在加工對(duì)象物的內(nèi)部作為熔融處理的區(qū)域的熔融處理區(qū)以及在加工對(duì)象物的內(nèi)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(diào)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(lì)用激光器，而且激光加工裝置控制激勵(lì)用激光器的驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電流控制裝置的形態(tài)。根據(jù)這些形態(tài)，能夠調(diào)節(jié)脈沖激光的功率的大小。另外，作為數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置的形態(tài)，例如有包括光束擴(kuò)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)脈沖激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射脈沖激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)的第1工序；進(jìn)行調(diào)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)脈沖激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射脈沖激光，沿著加工對(duì)象物的另外的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的其它的改質(zhì)區(qū)的第2工序。
另外，本發(fā)明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)脈沖激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射脈沖激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)的第1工序；進(jìn)行調(diào)節(jié)使得把脈沖激光聚光的包括聚光用透鏡的光學(xué)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)脈沖激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射脈沖激光，沿著加工對(duì)象物的另外的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的其它的改質(zhì)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(duì)象物的結(jié)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(shí)，減小構(gòu)成沿著易于切割的方向形成的改質(zhì)區(qū)的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，加大構(gòu)成沿著難以切割的方向形成的其它的改質(zhì)區(qū)的改質(zhì)點(diǎn)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(jìn)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)輸入頻率的大小，調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小的頻率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)而且沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的頻率的大小運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的距離運(yùn)算裝置；顯示由距離計(jì)算裝置運(yùn)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(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)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(fù)頻率，則由1個(gè)脈沖的脈沖激光形成的改質(zhì)部分(稱為改質(zhì)點(diǎn))與由隨后的1個(gè)脈沖的脈沖激光形成的改質(zhì)點(diǎn)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(fù)頻率則減小該距離。另外，在本說明書中，該距離表現(xiàn)為相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(fù)頻率調(diào)節(jié)，能夠控制相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。通過根據(jù)加工對(duì)象物的種類或者厚度等改變?cè)摼嚯x，能夠進(jìn)行與加工對(duì)象物相對(duì)應(yīng)的切割加工。另外，通過沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)規(guī)定改質(zhì)區(qū)。
另外，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，則根據(jù)所輸入的頻率的大小運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，顯示所運(yùn)算的距離。由此，對(duì)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(zhì)點(diǎn)，能夠在激光加工之前能夠了解相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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1μs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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置；根據(jù)輸入的速度的大小調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置進(jìn)行的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的速度調(diào)節(jié)裝置通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的速度的大小運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的距離運(yùn)算裝置；顯示由距離運(yùn)轉(zhuǎn)裝置運(yùn)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(fù)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(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度則相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度則相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離加大。由此，通過進(jìn)行加大或者減小脈沖激光的相對(duì)焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的調(diào)節(jié)，能夠控制相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。通過根據(jù)加工對(duì)象物的種類或者厚度等改變?cè)摼嚯x，能夠進(jìn)行與加工對(duì)象物相對(duì)應(yīng)的切割加工。另外，作為脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)，既可以固定脈沖激光的焦點(diǎn)使加工對(duì)象物移動(dòng)，也可以固定加工對(duì)象物使脈沖激光的焦點(diǎn)移動(dòng)，還可以使雙方都移動(dòng)。
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(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，顯示所運(yùn)算的距離。由此，對(duì)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(zhì)點(diǎn)，能夠在激光加工之前了解相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據(jù)輸入頻率的大小，調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小的頻率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置；根據(jù)輸入的速度的大小調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置進(jìn)行的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的速度調(diào)節(jié)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的頻率的大小和速度的大小運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的距離運(yùn)算裝置；顯示由距離運(yùn)轉(zhuǎn)裝置運(yùn)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(diào)節(jié)脈沖激光的重復(fù)頻率的大小以及脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小，能夠控制相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。通過組合這些調(diào)節(jié)，能夠?qū)τ谠摼嚯x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，則能夠在激光加工之前了解相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。
在這些激光加工裝置中，能夠具備預(yù)先存儲(chǔ)由激光加工裝置形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的尺寸存儲(chǔ)裝置；根據(jù)存儲(chǔ)在尺寸存儲(chǔ)裝置中的尺寸和由距離運(yùn)算裝置運(yùn)算了的距離，生成沿著切割預(yù)定線形成的多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)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(gè)改質(zhì)點(diǎn)即改質(zhì)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小的頻率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，而且沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小的頻率運(yùn)算裝置，頻率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小使得成為由頻率運(yùn)算裝置所運(yùn)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小。頻率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小使得成為由頻率運(yùn)算裝置所運(yùn)算的頻率的大小。由此，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(yùn)算裝置所運(yùn)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小使激光加工裝置動(dòng)作時(shí)，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1μs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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置；調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的速度調(diào)節(jié)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，而且沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的速度運(yùn)算裝置，速度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小使得成為由速度運(yùn)算裝置所運(yùn)算的相對(duì)移動(dòng)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小。速度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小使得成為由速度運(yùn)算裝置所運(yùn)算的相對(duì)移動(dòng)速度的大小。由此，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(yùn)算裝置所運(yùn)算的相對(duì)移動(dòng)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小使激光加工裝置動(dòng)作時(shí)，能夠在激光加工之前了解相對(duì)移動(dòng)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1μs以下的脈沖激光的激光光源；調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小的頻率調(diào)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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置；調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的速度調(diào)節(jié)裝置，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射1個(gè)脈沖的脈沖激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成1個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，而且沿著切割預(yù)定線使焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)，在加工對(duì)象物上照射多個(gè)脈沖的脈沖激光，沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)，還具備根據(jù)所輸入的相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小和由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的組合的組合運(yùn)算裝置，頻率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)從激光光源出射的脈沖激光的重復(fù)頻率的大小使得成為由組合運(yùn)算裝置所運(yùn)算的頻率的大小，速度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)由移動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小使得成為由組合運(yùn)算裝置所運(yùn)算的相對(duì)移動(dòng)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小，為了使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為該大小，運(yùn)算脈沖激光的重復(fù)頻率的大小和脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小的組合，調(diào)節(jié)脈沖激光的重復(fù)頻率的大小以及脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小，使得成為頻率調(diào)節(jié)裝置以及速度調(diào)節(jié)裝置所運(yùn)算的組合的值。由此，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(yùn)算裝置所運(yùn)算的頻率的大小以及相對(duì)移動(dòng)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(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小使激光加工裝置動(dòng)作時(shí)，能夠在激光加工之前了解頻率和相對(duì)移動(dòng)速度的組合。
根據(jù)上述所有的本發(fā)明的激光加工裝置，能夠沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)改質(zhì)點(diǎn)。根據(jù)這些改質(zhì)點(diǎn)規(guī)定改質(zhì)區(qū)。改質(zhì)區(qū)包括在加工對(duì)象物的內(nèi)部作為發(fā)生了裂紋的區(qū)域的裂紋區(qū)，在加工對(duì)象物的內(nèi)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(duì)象物的內(nèi)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(diào)節(jié)相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離，因此能夠沿著切割預(yù)定線連續(xù)地形成或者斷續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)。如果連續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)，則與沒有連續(xù)形成的情況相比較，容易進(jìn)行以改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)的加工對(duì)象物的切割。如果斷續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)，則由于改質(zhì)區(qū)沿著切割預(yù)定線不連續(xù)，因此切割預(yù)定線的位置保持某種程度的強(qiáng)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，而且，通過改變?cè)诩庸?duì)象物上所照射的激光對(duì)于加工對(duì)象物的入射方向中的激光的焦點(diǎn)的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)的工序。
如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，則通過改變照射在加工對(duì)象物上的激光對(duì)于加工對(duì)象物的入射方向中的激光的焦點(diǎn)的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)。因此，在切割加工對(duì)象物時(shí)能夠增加成為起點(diǎn)的位置。從而，即使在加工對(duì)象物的厚度比較大等的情況下，也能夠進(jìn)行加工對(duì)象物的切割。另外，作為入射方向，例如有加工對(duì)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，而且，通過改變照射在加工對(duì)象物上的激光對(duì)于加工對(duì)象物的入射方向中的激光的焦點(diǎn)的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多改質(zhì)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(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，而且，通過改變照射在加工對(duì)象物上的激光對(duì)于加工對(duì)象物的入射方向中的激光的焦點(diǎn)的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個(gè)改質(zhì)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(duì)象物的表面不發(fā)生不必要的分割，而且能夠進(jìn)行在其表面不熔融的激光加工，并且在切割加工對(duì)象物時(shí)增加成為起點(diǎn)的位置。其中，改質(zhì)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(gè)改質(zhì)區(qū)能夠從對(duì)于照射在加工對(duì)象物上的激光入射的加工對(duì)象物的入射面遠(yuǎn)的地方開始順序形成。由此，能夠在入射面與激光的焦點(diǎn)之間沒有改質(zhì)區(qū)的狀態(tài)下形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)。由此，由于不存在由已經(jīng)形成的改質(zhì)區(qū)散射激光，因此能夠均勻地形成各個(gè)改質(zhì)區(qū)。
另外，改質(zhì)區(qū)包括在加工對(duì)象物的內(nèi)部作為發(fā)生了裂紋的區(qū)域的裂紋區(qū)，在內(nèi)部作為熔融處理了的區(qū)域的熔融處理區(qū)以及在內(nèi)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(diǎn)越過加工對(duì)象物的激光的入射面，對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部，而且在加工對(duì)象物的厚度方向，從厚度一半的位置調(diào)節(jié)到接近或者遠(yuǎn)離入射面的位置，通過在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)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(duì)象物的厚度方向使激光的焦點(diǎn)從厚度一半的位置調(diào)節(jié)到接近入射面的位置，則在加工對(duì)象物的內(nèi)部中的入射面(例如表面)一側(cè)形成改質(zhì)區(qū)，另一方面，如果調(diào)節(jié)到遠(yuǎn)離入射面的位置，則在與加工對(duì)象物的內(nèi)部中的入射面相對(duì)的面(例如背面)一側(cè)形成改質(zhì)區(qū)。如果在加工對(duì)象物的表面或者背面發(fā)生沿著切割預(yù)定線的分割則能夠容易地切割加工對(duì)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(duì)象物的內(nèi)部中的表面一側(cè)或者背面一側(cè)形成改質(zhì)區(qū)。由此，由于能夠容易地在表面或者背面一側(cè)形成沿著切割預(yù)定線的分割，因此能夠容易地切割加工對(duì)象物。其結(jié)果，如果依據(jù)本發(fā)明的激光加工方法則能夠進(jìn)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(duì)象物上的激光的焦點(diǎn)從厚度一半的位置調(diào)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(duì)象物的入射面(例如表面)以及相對(duì)的面(例如背面)方向從改質(zhì)區(qū)生長(zhǎng)裂紋，切割加工對(duì)象物。如果在入射面一側(cè)形成改質(zhì)區(qū)，則由于改質(zhì)區(qū)與入射面的距離比較短，因此能夠減小裂紋成長(zhǎng)方向的偏移。由此，當(dāng)在加工對(duì)象物的入射面上形成電子器件或者電極圖形時(shí)，能夠不損傷電子器件進(jìn)行切割。另外，所謂電子器件指的是半導(dǎo)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(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)，在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)的第1工序；在第1工序以后，通過在加工對(duì)象物的厚度方向，在加工對(duì)象物的內(nèi)部使激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)與第1工序中的激光的聚光位置不同的位置，在加工對(duì)象物上照射激光，沿著加工對(duì)象物的另外的切割預(yù)定線，在加工對(duì)象物的內(nèi)部，與改質(zhì)區(qū)立體交叉那樣形成其它的改質(zhì)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(duì)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(chǎng)所的位置，改質(zhì)區(qū)與其它的改質(zhì)區(qū)沒有重疊，因此能夠防止降低成為交叉場(chǎng)所的位置的切割精度。由此，能夠進(jìn)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(zhì)區(qū)的側(cè)面，在加工對(duì)象物的激光的入射面一側(cè)形成其它的改質(zhì)區(qū)。由此，在成為交叉場(chǎng)所的位置，在其它的改質(zhì)區(qū)形成時(shí)由于不會(huì)由改質(zhì)區(qū)散射所照射的激光，因此能夠均勻地形成其它的改質(zhì)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(duì)象物上照射激光的條件取為激光的焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括裂紋區(qū)的改質(zhì)區(qū)。如果這樣做，則在加工對(duì)象物的內(nèi)部將發(fā)生由多光子吸收產(chǎn)生的光損傷的現(xiàn)象。根據(jù)該光損傷，在加工對(duì)象物的內(nèi)部感應(yīng)熱畸變，由此在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂紋區(qū)。該裂紋區(qū)是上述改質(zhì)區(qū)的一個(gè)例子。作為該激光加工方法的加工對(duì)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。
通過把在加工對(duì)象物上照射激光的條件取為激光的焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括熔融處理區(qū)的改質(zhì)區(qū)。如果這樣做，則加工對(duì)象物的內(nèi)部通過多光子吸收被局部地加熱。通過該加熱在加工對(duì)象的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。該熔融處理區(qū)是上述改質(zhì)區(qū)的一個(gè)例子。作為該激光加工方法的加工對(duì)象物，例如是包括半導(dǎo)體材料的部件。
通過把在加工對(duì)象物上照射激光的條件取為激光的焦點(diǎn)中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對(duì)象物的內(nèi)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(zhì)區(qū)。這樣，如果使脈沖寬度極短，在加工對(duì)象物的內(nèi)部引起多光子吸收，則由多光子吸收產(chǎn)生的功率不轉(zhuǎn)化為熱能，而是在加工對(duì)象物的內(nèi)部感應(yīng)離子價(jià)變化、結(jié)晶或者分極取向狀態(tài)等的永久的構(gòu)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(zhì)區(qū)的一個(gè)例子。作為該激光加工方法的加工對(duì)象物，例如是包括玻璃的部件。
在加工對(duì)象物上照射的激光的焦點(diǎn)在厚度方向的位置調(diào)節(jié)能夠包括通過把在加工對(duì)象物上照射的激光的焦點(diǎn)在厚度方向中的所希望的位置作為從入射面到內(nèi)部的距離，用加工對(duì)象物對(duì)于在加工對(duì)象物上照射的激光的折射率除該距離，運(yùn)算厚度方向中的加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的運(yùn)算工序；為了使在加工對(duì)象物上照射的激光的焦點(diǎn)位于入射面上，運(yùn)算所必需的厚度方向中的加工對(duì)象物的其它的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的其它的運(yùn)算工序；根據(jù)其它的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)使加工對(duì)象物沿著厚度方向相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)工序；在移動(dòng)工序以后，根據(jù)相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)使加工對(duì)象物沿著厚度方向相對(duì)移動(dòng)的其它的移動(dòng)工序。如果這樣做，則能夠以入射面為基準(zhǔn)，把加工對(duì)象物的厚度方向中的激光的焦點(diǎn)的位置調(diào)節(jié)到加工對(duì)象物的內(nèi)部的預(yù)定位置。即，在以入射面為基準(zhǔn)的情況下，加工對(duì)象物的厚度方向中的加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)量和加工對(duì)象物對(duì)于在加工對(duì)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(diǎn)的距離。從而，如果使加工對(duì)象物移動(dòng)到通過用上述折射率除從入射面到加工對(duì)象物的內(nèi)部的距離得到的相對(duì)移動(dòng)量，則能夠使激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)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1μs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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的聚光裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置；作為用于把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的所希望的位置的厚度方向中的加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)把所希望的位置作為從由激光光源出射的脈沖激光入射到加工對(duì)象物的入射面到內(nèi)部的距離，通過用加工對(duì)象物對(duì)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(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；為了使由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)入射面，運(yùn)算所必需的厚度方向中的加工對(duì)象物的其它的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的運(yùn)算裝置；根據(jù)由存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)以及由運(yùn)算裝置運(yùn)算了的其它的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)，使加工對(duì)象物沿著厚度方向相對(duì)移動(dòng)的其它的移動(dòng)裝置。
另外，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1μs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(diǎn)的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的聚光裝置；使得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置；在加工對(duì)象物的厚度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)由聚光裝置聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)的位置的裝置；沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線使脈沖激光的焦點(diǎn)相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
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理由，能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的表面不發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)定線的不必要的分割的激光加工，或者能夠進(jìn)行在加工對(duì)象物的內(nèi)部控制了加工對(duì)象物的厚度方向中的脈沖激光的焦點(diǎn)的位置的激光加工。


圖1是用本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法正在進(jìn)行加工的加工對(duì)象物的平面圖。
圖2是沿著圖1所示的加工對(duì)象物的II-II線的剖面圖。
圖3是用本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法進(jìn)行激光加工以后的加工對(duì)象物的平面圖。
圖4是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的IV-IV線的剖面圖。
圖5是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的V-V線的剖面圖。
圖6是用本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法切割了的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7是示出本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度與裂紋大小的關(guān)系的曲線圖。
圖8是本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法的第1工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖9是本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法的第2工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖10是本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法的第3工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖11是本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法的第4工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖12示出了用本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法切割了的硅晶片的一部分中的剖面的照片。
圖13是示出本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法中的激光的波長(zhǎng)與硅基板的內(nèi)部透射率的關(guān)系的曲線圖。
圖14是能夠在本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。
圖15是用于說明本實(shí)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(shí)施形態(tài)的第1例的激光加工方法進(jìn)行切割的圖形的加工對(duì)象物的平面圖。
圖17是說明設(shè)置多個(gè)激光光源的本實(shí)施形態(tài)的第1例的激光加工方法的模式圖。
圖18是說明設(shè)置多個(gè)激光光源的本實(shí)施形態(tài)的第1例的其它激光加工方法的模式圖。
圖19是示出在本實(shí)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(shí)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(shí)施形態(tài)的第2例的切割方法的流程圖。
圖22是用本實(shí)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(shí)施形態(tài)的第2例的切割方法照射了激光的光透射性材料的平面圖。
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(diǎn)移動(dòng)速度時(shí)的圖23所示的光透射性材料的XXV-XXV線的剖面圖。
圖27是沿著進(jìn)一步延緩焦點(diǎn)移動(dòng)速度時(shí)的圖23所示的光透射性材料的XXV-XXV線的剖面圖。
圖28是示出本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(nèi)部形成了裂紋區(qū)的樣品的平面照片。
圖34示出了通過照射圓偏振光的脈沖激光在內(nèi)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(shí)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(duì)象物的切割預(yù)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(duì)象物的切割預(yù)定線部分的平面圖。
圖39是示出生成了本實(shí)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(shí)施形態(tài)的第3例的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖41是包含在本實(shí)施形態(tài)的第3例中的橢圓率調(diào)節(jié)單元中的1/4波長(zhǎng)板的斜視圖。
圖42是包含在本實(shí)施形態(tài)的第3例中的90度旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元中的1/2波長(zhǎng)板的斜視圖。
圖43是用于說明本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施形態(tài)的第4例的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖49是在圖44所示的硅晶片上用本實(shí)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(shí)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(diǎn)時(shí)的加工對(duì)象物的平面圖。
圖51是沿著圖50所示的切割預(yù)定線上的LI-LI切割了時(shí)的剖面圖。
圖52是沿著圖50所示的切割預(yù)定線上的LII-LII切割了時(shí)的剖面圖。
圖53是沿著圖50所示的切割預(yù)定線上的LIII-LIII切割了時(shí)的剖面圖。
圖54是沿著圖50所示的切割預(yù)定線上的LIV-LIV切割了時(shí)的剖面圖。
圖55是沿著圖50所示的切割預(yù)定線切割了時(shí)的剖面圖。
圖56是使用本實(shí)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(diǎn)時(shí)的沿著切割預(yù)定線的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖57是沿著切割預(yù)定線切割了圖56所示的加工對(duì)象物的平面圖。
圖58是示出使用預(yù)定數(shù)值孔徑的聚光用透鏡在加工對(duì)象物的內(nèi)部聚光了脈沖激光的狀態(tài)的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖59是包括以由圖58所示的激光的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因形成的裂紋點(diǎn)的加工對(duì)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(shí)的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖61是包括以由圖60所示的激光的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因形成的裂紋點(diǎn)的加工對(duì)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(shí)的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖63是包括以由圖62所示的激光的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因形成的裂紋點(diǎn)的加工對(duì)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(shí)的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖65是包括以由圖64所示的激光的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因形成的裂紋點(diǎn)的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖66是沿著與圖57所示的切割預(yù)定線正交的LXVI—LXVI切割了的剖面圖。
圖67是本實(shí)施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖68是示出在本實(shí)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(shí)施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元的表的一例。
圖70是示出包含在本實(shí)施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元的表的其它例子。
圖71是示出包含在本實(shí)施形態(tài)的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元的表的另一個(gè)例子。
圖72是本實(shí)施形態(tài)的第6例的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖73示出沒有配置光束擴(kuò)展器時(shí)的由聚光用透鏡進(jìn)行的激光的聚光。
圖74示出配置了光束擴(kuò)展器時(shí)的由聚光用透鏡進(jìn)行的激光的聚光。
圖75是本實(shí)施形態(tài)的第7例的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖76示出沒有配置可變光闌時(shí)的由聚光用透鏡進(jìn)行的激光的聚光。
圖77示出配置了可變光闌時(shí)的由聚光用透鏡進(jìn)行的激光的聚光。
圖78是本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的切割預(yù)定線部分的一例的平面圖。
圖82是沿著用本實(shí)施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的切割預(yù)定線部分的另一例的平面圖。
圖83是沿著用本實(shí)施形態(tài)的第8例的激光加工形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的切割預(yù)定線部分的又一例的平面圖。
圖84是本實(shí)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(guān)激光的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖85是示出本實(shí)施形態(tài)的第8例的激光加工裝置的總體控制單元一例的一部分的框圖。
圖86是示出本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)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(duì)象物的斜視圖。
圖91是使用本實(shí)施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的其它例子的斜視圖。
圖92是使用本實(shí)施形態(tài)的第9例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的又一例的斜視圖。
圖93是示出激光的焦點(diǎn)位于加工對(duì)象物的表面的狀態(tài)。
圖94是示出激光的焦點(diǎn)位于加工對(duì)象物的內(nèi)部的狀態(tài)。
圖95是用于說明本實(shí)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(shí)施形態(tài)的第10例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的一例的斜視圖。
圖97是圖96所示的加工對(duì)象物的部分剖面圖。
圖98是使用本實(shí)施形態(tài)的第10例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的其它例的斜視圖。
圖99是圖98所示的加工對(duì)象物的部分剖面圖。
圖100是使用本實(shí)施形態(tài)的第10例的激光加工方法在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的又一例的斜視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，使用

本發(fā)明理想的實(shí)施形態(tài)。本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法以及激光加工裝置通過多光子吸收形成改質(zhì)區(qū)。多光子吸收是在使激光的強(qiáng)度非常大的情況下發(fā)生的現(xiàn)象。首先，簡(jiǎn)單地說明多光子吸收。
與材料的吸收帶隙EG相比較，如果光子的功率hν小，則成為光學(xué)上的透明。由此，在材料中發(fā)生吸收的條件是hν＞EG。但是，即使是光學(xué)上的透明，如果使激光的強(qiáng)度非常大，則在nhν＞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(qiáng)度由激光的焦點(diǎn)的峰值功率密度(W/cm2)決定，例如，在峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的條件下發(fā)生多光子吸收。峰值功率密度根據(jù)(焦點(diǎn)中的激光的每一個(gè)脈沖的能量)÷(激光的光束點(diǎn)截面積×脈沖寬度)求出。另外，在連續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度由激光的焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(W/cm2)決定。
使用圖1～圖6說明利用這種多光子吸收的本實(shí)施形態(tài)的激光加工的原理。圖1是正在進(jìn)行激光加工的加工對(duì)象物1的平面圖，圖2是沿著圖1所示的加工對(duì)象物1的II-II線的剖面圖，圖3是激光加工后的加工對(duì)象物1的平面圖，圖4是沿著圖3所示的加工對(duì)象物1的IV-IV線的剖面圖，圖5是沿著圖3所示的加工對(duì)象物1的V-V線的剖面圖，圖6是被切割了的加工對(duì)象物1的平面圖。
如圖1以及圖2所示，在加工對(duì)象物1的表面3上有切割預(yù)定線5。切割預(yù)定線5是直線形延伸的假想線。本實(shí)施形態(tài)的激光加工在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)P，在加工對(duì)象物1上照射激光，形成改質(zhì)區(qū)7。另外，所謂焦點(diǎn)是激光L聚光了的位置。
通過沿著切割預(yù)定線5(即沿著箭頭A方向)使激光L相對(duì)移動(dòng)，使焦點(diǎn)P沿著切割預(yù)定線5移動(dòng)。由此，如圖3～圖5所示，沿著切割預(yù)定線5僅在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)7。本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法不是通過加工對(duì)象物1吸收激光L使加工對(duì)象物1發(fā)熱形成改質(zhì)區(qū)7，而是使激光L透過加工對(duì)象物1，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收形成改質(zhì)區(qū)7。由此，在加工對(duì)象物1的表面3上由于幾乎不吸收激光L，因此不熔融加工對(duì)象物1的表面。
在加工對(duì)象物1的切割中，如果在切割的位置具有起點(diǎn)，則由于加工對(duì)象物1從該起點(diǎn)開始分割，因此如圖6所示能夠以比較小的力切割加工對(duì)象物1。由此，能夠在加工對(duì)象物1的表面3上不發(fā)生不必要的分割進(jìn)行加工對(duì)象物1的切割。
另外，以改質(zhì)區(qū)作為起點(diǎn)的加工對(duì)象物的切割考慮以下兩種情況。一種情況是在改質(zhì)區(qū)形成以后，通過在加工對(duì)象物上加入人為的力，以改質(zhì)區(qū)作為起點(diǎn)分割加工對(duì)象物后切割加工對(duì)象物。這是例如在加工對(duì)象物的厚度大時(shí)的切割。所謂加入人為的力，例如，沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線在加工對(duì)象物上加入彎曲應(yīng)力或折斷應(yīng)力，或者通過在加工對(duì)象物上提供溫差，使得發(fā)生熱應(yīng)力。
另一種情況是通過形成改質(zhì)區(qū)，以改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，朝向加工對(duì)象物的截面方向(厚度方向)自然分割，其結(jié)果切割加工對(duì)象物。該切割例如在加工對(duì)象物的厚度小時(shí)，能夠在改質(zhì)區(qū)為1個(gè)的情況下進(jìn)行，在加工對(duì)象物的厚度大時(shí)，能夠通過沿著厚度方向形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)進(jìn)行。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?jīng)]有形成改質(zhì)區(qū)的部分，能夠僅割斷形成了改質(zhì)區(qū)的部分，因此能夠很好地控制割斷。近年來，由于硅晶片等半導(dǎo)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(jìn)而，在本實(shí)施形態(tài)中，作為由多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)，有以下的(1)～(3)。
(1)改質(zhì)區(qū)是包括一個(gè)或者多個(gè)裂紋的裂紋區(qū)的情況在加工對(duì)象物(例如由玻璃或者LiTaO3構(gòu)成的壓電材料)的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs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(duì)象物表面不產(chǎn)生多余的損傷，僅在加工對(duì)象物的內(nèi)部能夠形成裂紋區(qū)的條件。由此，在加工對(duì)象物的內(nèi)部發(fā)生由多光子吸收產(chǎn)生的光學(xué)損傷這樣的現(xiàn)象。根據(jù)該光學(xué)損傷在加工對(duì)象物的內(nèi)部誘發(fā)熱畸變，由此在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂紋區(qū)。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如是1×1012(W/cm2)。脈沖寬度最好是例如1ns～200ns。另外，由多光子吸收產(chǎn)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(huì)論文集(1998年12月)的第23頁～第28頁的「由固體激光高次諧波產(chǎn)生的玻璃基板的內(nèi)部條紋」中。
本發(fā)明者們通過實(shí)驗(yàn)求出了電場(chǎng)強(qiáng)度與裂紋大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物硼硅酸玻璃(厚度700μm)(B)激光器光源半導(dǎo)體激光激勵(lì)NdYAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出輸出＜1mJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振光特性線偏振光(C)聚光用透鏡對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)放置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒另外，所謂激光品質(zhì)是TEM00，意味著聚光性高，而且能夠聚光到激光的波長(zhǎng)左右。
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎng)強(qiáng)度用峰值功率密度表示?？v軸示出由1個(gè)脈沖的激光在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成的裂紋部分(裂紋點(diǎn))的大小。匯集裂紋點(diǎn)構(gòu)成裂紋區(qū)。裂紋點(diǎn)的大小是在裂紋點(diǎn)的形狀中為最大部分的大小。曲線中用黑圓圈表示的數(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，曲線中用白圓圈表示的數(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?011(W/cm2)左右開始在加工對(duì)象物的內(nèi)部發(fā)生裂紋點(diǎn)，隨著峰值功率密度加大，裂紋點(diǎn)也加大。
其次，使用圖8～圖11說明在本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法中，由裂紋區(qū)形成產(chǎn)生的加工對(duì)象物切割的機(jī)理。如圖8所示，在產(chǎn)生多光子吸收的條件下在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)P，在加工對(duì)象物1上照射激光L，沿著切割預(yù)定線在內(nèi)部形成裂紋區(qū)9。裂紋區(qū)9是包括1個(gè)或者多個(gè)裂紋的區(qū)域。如圖9所示，以裂紋區(qū)9為起點(diǎn)進(jìn)一步生長(zhǎng)裂紋，如圖10所示，裂紋到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過分割加工對(duì)象物1來切斷加工對(duì)象物1。到達(dá)加工對(duì)象物的表面和背面的裂紋既有自然生長(zhǎng)的情況，也有通過在加工對(duì)象物上加入力生長(zhǎng)的情況。
(2)改質(zhì)區(qū)是熔融處理區(qū)的情況在加工對(duì)象物(例如硅那樣的半導(dǎo)體材料)的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。由此，加工對(duì)象物的內(nèi)部通過多光子吸收被局部地加熱。通過該加熱在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。所謂熔融處理區(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)域以及從熔融開始進(jìn)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(jié)晶構(gòu)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(gòu)造，非晶體構(gòu)造，多晶體構(gòu)造中，某種構(gòu)造變化為其它構(gòu)造的區(qū)域。即，例如，從單晶體構(gòu)造變化為非晶體構(gòu)造的區(qū)域，從單晶體構(gòu)造變化為多晶體構(gòu)造的區(qū)域，從單晶體構(gòu)造變化為包括非晶體構(gòu)造以及多晶體構(gòu)造的區(qū)域。在加工對(duì)象物是單晶硅構(gòu)造的情況下，熔融處理區(qū)例如是非晶硅構(gòu)造。另外，作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如是1×1012(W/cm2)。脈沖寬度最好例如是1ns～200ns。
本發(fā)明者們通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在硅晶片的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物硅晶片(厚度350μm，外徑4英寸)(B)激光器光源半導(dǎo)體激光激勵(lì)NdYAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出20μJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振光特性線偏振光(C)聚光用透鏡倍率50倍NA0.55對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)放置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒圖12示出了通過上述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(nèi)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100μm左右。
說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(zhǎng)與硅基板的內(nèi)部的透射率的關(guān)系的曲線。其中，除去硅基板的表面一側(cè)和背面一側(cè)的各個(gè)反射成分，僅示出內(nèi)部的透射率。對(duì)于硅基板的厚度t為50μm，100μm，200μm，500μm，1000μm的各種情況示出上述關(guān)系。
例如，在NdYAG激光器的波長(zhǎng)1064nm中，硅基板的厚度為500μm以下的情況下，在硅基板的內(nèi)部激光透過80％以上。如圖12所示，由于硅晶片11的厚度是350μm，因此由多光子吸收產(chǎn)生的熔融處理區(qū)形成在硅基板的中心附近，即距表面175μm的部分上。這時(shí)的透射率如果參考厚度200μm的硅晶片，則由于成為90％以上，因此在硅晶片11在內(nèi)部吸收的激光很少，幾乎全部透過。這一點(diǎn)意味著不是在硅晶片11的內(nèi)部吸收激光，在硅晶片11的內(nèi)部形成了熔融處理區(qū)(即，通過由激光進(jìn)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(jìn)行的熔融處理區(qū)的形成例如記載在焊接學(xué)會(huì)全國大會(huì)講演概要第66集(2000年4月)的第72頁～第73頁的「皮秒脈沖激光進(jìn)行的硅加工特性評(píng)價(jià)」中。
另外，硅晶片以熔融處理區(qū)為起點(diǎn)，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(jìn)行切割。到達(dá)硅晶片的表面和背面的該分割具有自然生長(zhǎng)的情況，也有通過在加工對(duì)象部上加入力生長(zhǎng)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(zhǎng)分割是從一旦熔融后再次固化的狀態(tài)的區(qū)域生長(zhǎng)分割的情況，從熔融狀態(tài)的區(qū)域生長(zhǎng)分割的情況以及從熔融開始再次進(jìn)行固化的狀態(tài)的區(qū)域生長(zhǎng)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(nèi)部形成熔融處理區(qū)。在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)的情況下，由于分割時(shí)難以產(chǎn)生偏離切割預(yù)定線的不必要的分割，因此容易進(jìn)行割斷控制。
(3)改質(zhì)區(qū)是折射率變化區(qū)的情況在加工對(duì)象物(例如玻璃)的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1ns以下的條件下照射激光。如果使脈沖寬度極短，在加工對(duì)象物的內(nèi)部引起多光子吸收，則由多光子吸收產(chǎn)生的功率不轉(zhuǎn)化為熱能，在加工對(duì)象物的內(nèi)部感應(yīng)離子價(jià)變化，結(jié)晶或者極化取向等的永久的構(gòu)造變化，形成折射率變化區(qū)。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如是1×1012(W/cm2)。脈沖寬度最好例如是1ns以下，更理想的是1ps以下。由多光子吸收進(jìn)行的折射率變化區(qū)的形成例如記載第42次激光熱加工研究會(huì)論文集(1997年11月)第105頁～第111頁的「毫微微秒激光照射產(chǎn)生的對(duì)于玻璃內(nèi)部的光感應(yīng)構(gòu)造形成」中。
其次說明本實(shí)施形態(tài)的具體例子。
說明本實(shí)施形態(tài)的第1例的激光加工方法。圖14是能夠在該方法中使用的激光加工裝置100的概略結(jié)構(gòu)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(diào)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反射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(duì)象物1的載置臺(tái)107；用于使載置臺(tái)107沿著X軸方向移動(dòng)的X軸載物臺(tái)109；用于使載置臺(tái)107沿著與X軸方向正交的Y軸方向移動(dòng)的Y軸載物臺(tái)111；用于使載置臺(tái)107沿著與X軸以及Y軸方向正交的Z軸方向移動(dòng)的Z軸載物臺(tái)113；用于控制這三個(gè)載物臺(tái)109、111、113的移動(dòng)的載物臺(tái)控制單元115。
由于Z軸方向是與加工對(duì)象物1的表面3正交的方向，因此成為入射到加工對(duì)象物1的激光的焦點(diǎn)深度的方向。由此，通過使Z軸載物臺(tái)113沿著Z軸方向移動(dòng)，能夠在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)P。另外，該焦點(diǎn)P沿著X(Y)軸方向的移動(dòng)通過由X(Y)軸載物臺(tái)109(111)使加工對(duì)象物1沿著X(Y)軸方向移動(dòng)而進(jìn)行。X(Y)軸載物臺(tái)109(111)是移動(dòng)裝置的一個(gè)例子。
激光光源101是發(fā)生脈沖激光的NdYAG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NdYVO4激光器或者NdYLF激光器或者鈦藍(lán)寶石激光器等。在形狀裂紋區(qū)或者熔融處理區(qū)時(shí)，使用NdYAG激光器，NdYVO4激光器，NdYLF激光器比較適宜。在形成折射率變化區(qū)域時(shí)，使用鈦藍(lán)寶石激光器比較適宜。
第1例中，在加工對(duì)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含義。聚光用透鏡105是聚光裝置的一個(gè)例子。Z軸載物臺(tái)113是把激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物的內(nèi)部的裝置的一個(gè)例子。通過使聚光用透鏡105沿著Z軸方向移動(dòng)，能夠在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)。
激光加工裝置100還具備為了用可見光線照明放置在載置臺(tái)107上的加工對(duì)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90 °。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(duì)象物1的切割預(yù)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以及聚光用透鏡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(電荷耦合器件)照相機(jī)。照明包括切割預(yù)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100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(yùn)算用于在表面3上對(duì)準(zhǔn)由觀察用光源117發(fā)生的可見光的焦點(diǎn)的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，載物臺(tái)控制單元115通過移動(dòng)控制Z軸載物臺(tái)113，使得在表面3上對(duì)準(zhǔn)可見光的焦點(diǎn)。因而，攝影數(shù)據(jù)處理單元125起到自動(dòng)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(yùn)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(jìn)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(tái)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117以及載物臺(tái)控制單元115，控制激光加工裝置100總體。因而，總體控制單元127起到計(jì)算機(jī)單元的功能。
其次，使用圖14以及圖15說明本實(shí)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(duì)象1是硅晶片。
首先，由未圖示的分光光度計(jì)等測(cè)定加工對(duì)象物1的光吸收特性。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，對(duì)于加工對(duì)象物1確定發(fā)生透明的波長(zhǎng)或者吸收少的波長(zhǎng)的激光L(S101)。然后，測(cè)定加工對(duì)象物1的厚度。根據(jù)厚度的測(cè)定結(jié)果以及加工對(duì)象物1的折射率，決定加工對(duì)象物1的Z軸方向的移動(dòng)量(S103)。該移動(dòng)量是為了使激光L的焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，以位于加工對(duì)象物1的表面3的激光L的焦點(diǎn)為基準(zhǔn)的加工對(duì)象物1在Z軸方向的移動(dòng)量。把該移動(dòng)量輸入到總體控制單元127。
把加工對(duì)象物1放置在激光加工裝置100的載置臺(tái)107上。然后使得從觀察用光源117發(fā)生可見光，照明加工對(duì)象物1(S105)。通過攝影元件121拍攝包括被照明了的切割預(yù)定線5的加工對(duì)象物1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(jì)算觀察用光源117的可見光的焦點(diǎn)位于表面3那樣的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)(S107)。
該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，使Z軸載物臺(tái)113向Z軸方向移動(dòng)(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的焦點(diǎn)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(jì)算包括切割預(yù)定線5的加工對(duì)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(jīng)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(yù)定線5附近的放大圖像。
在總體控制單元127中預(yù)先輸入在步驟S103中決定的移動(dòng)量數(shù)據(jù)，該移動(dòng)量數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該移動(dòng)量數(shù)據(jù)，由Z軸載物臺(tái)113沿著Z軸方向移動(dòng)加工對(duì)象物1，使得激光L的焦點(diǎn)P處于成為加工對(duì)象物1的內(nèi)部的位置(S111)。
接著，從激光光源101發(fā)生激光L，在加工對(duì)象物1的表面3的切割預(yù)定線5上照射激光L。由于激光L的焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，因此僅在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。然后，沿著切割預(yù)定線5使X軸載物臺(tái)109或者Y軸載物臺(tái)111移動(dòng)，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)(S113)。然后，通過使加工對(duì)象物1沿著切割預(yù)定線5彎曲，切割加工對(duì)象物1(S115)。由此，把加工對(duì)象物1分割為硅芯片。
說明第1例的效果。如果依據(jù)第1例，則在引起多光子吸收的條件下，而且在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)P，沿著切割預(yù)定線5照射脈沖激光。而且，通過使X軸載物臺(tái)109或者Y軸載物臺(tái)111移動(dòng)，使焦點(diǎn)P沿著切割預(yù)定線5移動(dòng)。由此，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)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(duì)象物的切割位置有若干個(gè)起點(diǎn)，則能夠用比較小的力分割加工對(duì)象物進(jìn)行切割。因而，通過把改質(zhì)區(qū)作為起點(diǎn)沿著切割預(yù)定線5分割加工對(duì)象物1，能夠用比較小的力切割加工對(duì)象物1。由此，能夠在加工對(duì)象物1的表面3上不發(fā)生偏離切割預(yù)定線5的不必要的分割，切割加工對(duì)象物1。
另外，如果依據(jù)第1例，則在加工對(duì)象物1中引起多光子吸收的條件下，而且在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)P，在切割預(yù)定線5上照射脈沖激光L。因而，由于脈沖激光L透過加工對(duì)象物1，在加工對(duì)象物1的表面3上幾乎不吸收脈沖激光L，因此表面3不會(huì)因?yàn)楦馁|(zhì)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1例，則能夠在加工對(duì)象物1的表面3上，不發(fā)生偏離切割預(yù)定線5的不必要的分割或者熔融，切割加工對(duì)象物1。因而，在加工對(duì)象物1例如是半導(dǎo)體晶片的情況下，在半導(dǎo)體芯片上能夠不產(chǎn)生偏離切割預(yù)定線的不必要的分割或者熔融，從半導(dǎo)體晶片切割出半導(dǎo)體芯片。對(duì)于在表面生成著電極圖形的加工對(duì)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(duì)象物也相同。因而，如果依據(jù)第1例，能夠提高通過切割加工對(duì)象物所制成的產(chǎn)品(例如半導(dǎo)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(duì)象物1的表面3的切割預(yù)定線5不熔融，因此能夠減小切割預(yù)定線5的寬度(該寬度例如在半導(dǎo)體晶片的情況下，是成為半導(dǎo)體芯片的區(qū)域之間的間隔。)。由此，能夠增加從1片加工對(duì)象物1制作的產(chǎn)品的數(shù)量，能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)性。
另外，如果依據(jù)第1例，則由于在加工對(duì)象物1的切割加工中使用激光，因此還能夠進(jìn)行比使用了金剛石刀的切割更復(fù)雜的加工。例如，如圖16所示那樣即使切割預(yù)定線5是復(fù)雜的形狀，如果依據(jù)第1例則也能夠進(jìn)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1個(gè)，也可以是多個(gè)。例如，圖17是說明激光光源為多個(gè)的本實(shí)施形態(tài)的第1例的激光加工方法的模式圖。該方法在加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)P，從不同的方向照射從3個(gè)激光光源15、17、19出射的3個(gè)激光。來自激光光源15、17的各個(gè)激光從加工對(duì)象物1的表面3入射。來自激光光源19的激光從加工對(duì)象物1的背面3入射。如果這樣做，則由于使用多個(gè)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)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(gè)激光光源15、17、19形成焦點(diǎn)P，但本發(fā)明并不限于這種情況，激光光源可以是多個(gè)。
圖18是說明激光光源為多個(gè)的本實(shí)施形態(tài)的第1例的其它激光加工方法的模式圖。在該例中，多個(gè)激光光源23具備沿著切割預(yù)定線5配置成一列的3個(gè)陣列光源單元25、27、29。在陣列光源單元25、27、29的每一個(gè)中，從配置成同一列的激光光源23出射的激光形成1個(gè)焦點(diǎn)(例如焦點(diǎn)P1)。如果依據(jù)該例，則由于能夠沿著切割預(yù)定線5同時(shí)形成多個(gè)焦點(diǎn)P1、P2、…，因此能夠提高加工速度。另外，在該例中，通過在表面3上沿著與切割預(yù)定線5正交的方向進(jìn)行激光掃描，還能夠同時(shí)形成多列改質(zhì)區(qū)。
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。光透射性材料是加工對(duì)象物的一個(gè)例子。在該例中，作為光透射性材料，使用由LiTaO3構(gòu)成的厚度400μm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(gòu)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31一側(cè)的面具有粘接性的樹脂制膠帶等構(gòu)成，具有彈性。晶片板33由取樣夾具35夾持，放置在載置臺(tái)107上。另外，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(gè)壓電器件芯片37。各個(gè)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(gè)壓電器件芯片37上，相鄰接的電路部分39之間形成預(yù)定的間距α(80μm左右)。另外，圖20示出僅在壓電元件晶片31的內(nèi)部形成了作為改質(zhì)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(cè)定成為切割對(duì)象材料的光透射性材料(在第2例中，是由LiTaO3構(gòu)成的壓電元件晶片31)的光吸收特性(S201)。光吸收特性能夠通過使用分光光度計(jì)等進(jìn)行測(cè)定。如果測(cè)定了光吸收特性，則根據(jù)其測(cè)定結(jié)果，對(duì)于切割對(duì)象材料選定出射透明或者吸收少的波長(zhǎng)的激光的激光光源101(S203)。在第2例中，選定基波波長(zhǎng)為1064nm的脈沖波(PW)型的YAG激光器。該YAG激光器的脈沖的重復(fù)頻率是20Hz，脈沖寬度是6ns，脈沖功率是300μJ。另外，從YAG激光器出射的激光L的光點(diǎn)直徑是20μm左右。
接著，測(cè)定切割對(duì)象材料的厚度(S205)。如果測(cè)定了切割對(duì)象材料的厚度，則根據(jù)其測(cè)定結(jié)果，決定從激光L的光軸方向中的來自切割對(duì)象材料的表面(激光L的入射面)的激光L的焦點(diǎn)的變位量(移動(dòng)量)，使得激光L的焦點(diǎn)位于切割對(duì)象材料的內(nèi)部(S207)。激光L的焦點(diǎn)的變位量(移動(dòng)量)與切割對(duì)象材料的厚度以及折射率相對(duì)應(yīng)，例如設(shè)定為切割對(duì)象材料的厚度的1/2的量。
如圖22所示，實(shí)際的激光L的焦點(diǎn)P的位置根據(jù)切割對(duì)象材料的環(huán)境氣氛(例如空氣)中的折射率與切割對(duì)象材料的折射率的差異，位于比由聚光透鏡105聚光了的激光L的焦點(diǎn)Q的位置更深入切割對(duì)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「激光L的光軸方向中的Z軸載物臺(tái)113的移動(dòng)量×切割對(duì)象材料的折射率＝實(shí)際的激光L的焦點(diǎn)移動(dòng)量」的關(guān)系?？紤]上述的關(guān)系(切割對(duì)象材料的厚度以及折射率)設(shè)定激光L的焦點(diǎn)的變位量(移動(dòng)量)。然后，對(duì)于配置在X-Y-Z軸載物臺(tái)(在本實(shí)施形態(tài)中，由X軸載物臺(tái)109，Y軸載物臺(tái)111以及Z軸載物臺(tái)113構(gòu)成)上的載置臺(tái)107，放置由晶片板33保持的切割對(duì)象材料(S209)。如果結(jié)束切割對(duì)象材料的放置，則從觀察用光源117出射光，在切割對(duì)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(jié)果，使Z軸載物臺(tái)113移動(dòng)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整，使得激光L的焦點(diǎn)位于切割對(duì)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(jié)果，使得從觀察用光源117出射的光在切割對(duì)象材料的表面上聚光那樣，決定Z軸載物臺(tái)113的移動(dòng)位置，輸出到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)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(hào)，控制Z軸載物臺(tái)113，使得Z軸載物臺(tái)113的移動(dòng)位置成為從觀察用光源117出射的光在切割對(duì)象材料的表面上聚光，即，使得激光L的焦點(diǎn)位于切割對(duì)象材料的表面上的位置。
如果結(jié)束從觀察用光源117出射的光的焦點(diǎn)調(diào)整，則使得激光L的焦點(diǎn)移動(dòng)到與切割對(duì)象材料的厚度以及折射率相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)(S213)。這里，使得Z軸載物臺(tái)113沿著激光L的光軸方向移動(dòng)與切割對(duì)象材料的厚度以及折射率相對(duì)應(yīng)決定的激光L的焦點(diǎn)的變位量那樣，總體控制單元127向載物臺(tái)控制單元115發(fā)送輸出信號(hào)，接收到輸出信號(hào)的載物臺(tái)控制單元115控制Z軸載物臺(tái)113的移動(dòng)位置。如上述那樣，通過使Z軸載物臺(tái)113沿著激光L的光軸方向移動(dòng)與切割對(duì)象材料的厚度以及折射率相對(duì)應(yīng)決定的激光L的焦點(diǎn)的變位量，結(jié)束激光L的焦點(diǎn)對(duì)于切割對(duì)象材料的內(nèi)部的配置(S215)。
如果結(jié)束激光L的焦點(diǎn)對(duì)于切割對(duì)象材料的內(nèi)部的配置，則在切割對(duì)象材料上照射激光L的同時(shí)，沿著所希望的切割圖形使X軸載物臺(tái)109以及Y軸載物臺(tái)111移動(dòng)(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(diǎn)P位于面臨在相鄰的電路部分39之間形成的預(yù)定間距α(如上述那樣是80μm)的壓電元件晶片31的內(nèi)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(gè)壓電器件芯片37，設(shè)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(rèn)激光L的照射狀態(tài)的同時(shí)照射激光L。
這里，在切割對(duì)象材料上照射的激光L如圖22所示，由聚光用透鏡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(jìn)行聚光。這樣，通過以在電路部分39中不照射激光L的角度把激光L進(jìn)行聚光，能夠防止激光L入射到電路部分39中，能夠保護(hù)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(jìn)行聚光，使得焦點(diǎn)P位于壓電元件晶片31的內(nèi)部，如果該焦點(diǎn)P中的激光L的功率密度超過了切割對(duì)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(duì)象材料的壓電元件晶片31的內(nèi)部中的焦點(diǎn)P及其附近形成微小的裂紋區(qū)9。這時(shí)，在切割對(duì)象材料(壓電元件晶片31)的表面以及背面上幾乎不產(chǎn)生損傷。
其次，根據(jù)圖23～圖27，說明使激光L的焦點(diǎn)移動(dòng)形成裂紋的過程。對(duì)于圖23所示的大致正方體形狀的切割對(duì)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(diǎn)位于切割對(duì)象材料32的內(nèi)部，如圖24以及圖25所示，僅在切割對(duì)象材料32的內(nèi)部的焦點(diǎn)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(duì)象材料32的移動(dòng)，使得激光L的焦點(diǎn)沿著與激光L的光軸交叉的切割對(duì)象材料32長(zhǎng)度方向D移動(dòng)。
在從激光光源101脈沖形地出射激光L以后，進(jìn)行了激光L的掃描或者切割對(duì)象材料32的移動(dòng)的情況下，裂紋區(qū)9如圖25所示，沿著切割對(duì)象材料32的長(zhǎng)度方向D，形成具有與激光L的掃描速度或者切割對(duì)象材料32的移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的間隔的多個(gè)裂紋區(qū)9。通過使激光L的掃描速度或者切割對(duì)象材料32的移動(dòng)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(duì)象材料的移動(dòng)速度進(jìn)一步遲緩，如圖27所示，沿著激光L的掃描方向或者切割對(duì)象材料32的移動(dòng)方向，即沿著激光L的焦點(diǎn)的移動(dòng)方向連續(xù)地形成裂紋區(qū)9。裂紋區(qū)9之間的間隔(所形成的裂紋區(qū)9的數(shù)量)的調(diào)整能夠通過使激光L的重復(fù)頻率以及切割對(duì)象材料32(X軸載物臺(tái)或者Y軸載物臺(tái))的移動(dòng)速度的關(guān)系發(fā)生變化實(shí)現(xiàn)。另外，通過提高激光L的重復(fù)頻率以及切割對(duì)象材料32的移動(dòng)速度還能夠提高生產(chǎn)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(duì)象材料內(nèi)，特別是在形成了裂紋區(qū)9的部分中產(chǎn)生應(yīng)力，生長(zhǎng)僅在切割對(duì)象材料的內(nèi)部(焦點(diǎn)及其附近)形成的裂紋區(qū)9，把切割對(duì)象材料在形成了裂紋區(qū)9的位置進(jìn)行切割(S221)。
其次，參照?qǐng)D28～圖32，說明由于物理的外力加入引起的切割對(duì)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(duì)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(dòng)的加壓滾針驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)等。作為加壓滾針驅(qū)動(dòng)裝置，能夠使用電動(dòng)或者油壓等調(diào)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(duì)應(yīng)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)下通過使吸引泵裝置動(dòng)作，如圖29所示，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。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(cè)移動(dòng)到與分離的壓電器件芯片37相對(duì)應(yīng)的位置。
在加壓滾針36搭接到晶片板33的背面以后，如果進(jìn)一步使加壓滾針36移動(dòng)，則在晶片板33變形的同時(shí)通過加壓滾針36從外部在壓電元件晶片31上加入應(yīng)力，在形成著裂紋區(qū)9的晶片部分上根據(jù)應(yīng)力生長(zhǎng)裂紋區(qū)9。通過裂紋區(qū)9生長(zhǎng)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如上述那樣由于具有粘接性，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(dòng)。如果吸引夾頭34以及加壓滾針36移動(dòng)，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(shí)，使用未圖示離子氣體送風(fēng)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(jìn)行離子氣體清洗。另外，代替離子氣體清洗，也可以設(shè)置吸引裝置，通過吸引灰塵等進(jìn)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(duì)象材料進(jìn)行切割的方法，存在對(duì)于僅在內(nèi)部形成了裂紋區(qū)9的切割對(duì)象材料提供溫度變化的方法。這樣，通過對(duì)于切割對(duì)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(chǎn)生熱應(yīng)力，能夠使裂紋區(qū)9生長(zhǎng)，把切割對(duì)象材料進(jìn)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(jìn)行聚光使得其焦點(diǎn)位于光透射性材料(壓電元件晶片31)的內(nèi)部，焦點(diǎn)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壞的閾值，僅在光透射性材料的內(nèi)部中的焦點(diǎn)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材料，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穩(wěn)定性，能夠容易地進(jìn)行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進(jìn)行的切割相比較，能夠減小切割寬度，因此能夠增加從1個(gè)光透射性材料切割的光透射性材料的數(shù)量。其結(jié)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(duì)象材料內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，生長(zhǎng)所形成的裂紋區(qū)9，切割光透射性材料(壓元件晶片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(yīng)力，使裂紋區(qū)9生長(zhǎng)，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(gè)壓電器件芯片37切割分離形成了多個(gè)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(jìn)行聚光，使得焦點(diǎn)位于與形成在鄰接的電路部分39之間的間距面對(duì)的晶片部分的內(nèi)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(dòng)或者掃描激光使焦點(diǎn)沿著與激光L的光軸交叉的方向，例如正交的方向移動(dòng)，沿著焦點(diǎn)的移動(dòng)方向連續(xù)地形成裂紋區(qū)9，能夠進(jìn)一步提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠更容易地進(jìn)行切割的方向控制。
另外，在第2例中，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清潔水，能夠?qū)崿F(xiàn)切割工序中的干式工藝。
另外，在第2例中，通過與激光L的非接觸加工實(shí)現(xiàn)改質(zhì)部分(裂紋區(qū)9)的形成，因此不會(huì)發(fā)生由金剛石刀進(jìn)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L的非接觸加工實(shí)現(xiàn)改質(zhì)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材料。本發(fā)明不限于上述的第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(dǎo)體晶片、玻璃基板等。還能夠根據(jù)切割的光透射性材料的光吸收特性，適宜地選擇激光光源101。另外，在第2例中，作為改質(zhì)部分使得通過照射激光L形成微小的裂紋區(qū)9，但是并不限于這種情況。例如，作為激光光源101通過使用超短脈沖的激光光源(例如毫微微秒(fs)激光器)，能夠形成折射率變化(高折射率)的改質(zhì)部分，利用這種機(jī)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(tái)113移動(dòng)進(jìn)行激光L的焦點(diǎn)調(diào)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(dòng)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)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(dòng)X軸載物臺(tái)109以及Y軸載物臺(tái)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(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)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(duì)于激光光源101的返回光的光學(xué)元件。另外，這時(shí)最好把在焦點(diǎn)調(diào)整時(shí)從激光光源101出射的激光L的輸出設(shè)定為比用于裂紋形成的輸出低的功率值，使得不會(huì)由用于進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整的激光L在切割對(duì)象材料上產(chǎn)生損傷。
從第2例的觀點(diǎn)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(jìn)行聚光使得其焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，僅在光透射性材料的內(nèi)部中的焦點(diǎn)及其附近形成改質(zhì)部分的改質(zhì)部分形成工序；在所形成的改質(zhì)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(zhì)部分形成工序中，通過把激光進(jìn)行聚光使得激光的焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，僅在光透射性材料的內(nèi)部中的焦點(diǎn)及其附近形成改質(zhì)部分。在切割工序中，在所形成的改質(zhì)部分的位置切割光透射性材料，使得產(chǎn)生灰塵的量極低，使得發(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(zhì)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(jìn)行切割方向的控制。另外，與由金剛石刀進(jìn)行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個(gè)光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結(jié)果，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?qū)崿F(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(shí)現(xiàn)改質(zhì)部分的形成，因此不會(huì)產(chǎn)生以往技術(shù)那樣的由金剛石刀進(jìn)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(shí)現(xiàn)改質(zhì)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(gè)電路部分，在改質(zhì)部分形成的工序中，最好把激光進(jìn)行聚光形成改質(zhì)部分，使得焦點(diǎn)位于與鄰接的電路部分之間所形成的間距面對(duì)的光透射性部分的內(nèi)部。這樣構(gòu)成的情況下，在鄰接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(zhì)部分形成工序中，在光透射性材料上照射激光時(shí)，最好以在電路部分壓中不照射激光的角度進(jìn)行聚光。這樣，通過在改質(zhì)部分形成工序中在光透射性材料上照射激光時(shí)，通過以在電路部分中不照射激光的角度把激光進(jìn)行聚光，能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護(hù)電路部分不被激光照射。
另外，在改質(zhì)部分形成工序中，最好通過使焦點(diǎn)沿著與激光的光軸正交的方向移動(dòng)，沿著焦點(diǎn)的移動(dòng)方向連續(xù)地形成改質(zhì)部分。這樣，在改質(zhì)部分形成工序中，通過使焦點(diǎn)沿著與激光的光軸交叉的方向移動(dòng)，沿著焦點(diǎn)的移動(dòng)方向連續(xù)地形成改質(zhì)部分，能夠更進(jìn)一步提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠更容易地進(jìn)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(jìn)行聚光使得其焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，僅在光透射性材料的內(nèi)部中的焦點(diǎn)及其附近形成裂紋的裂紋形成工序；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(jìn)行聚光使得激光的焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，焦點(diǎn)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(nèi)部中的焦點(diǎn)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(jìn)行切割，因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進(jìn)行切割方向的控制。另外，與由金剛石刀進(jìn)行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個(gè)光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結(jié)果，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)生粉塵的物體飛散濕潤洗凈水，因此能夠?qū)崿F(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，由于用激光的非接觸加工實(shí)現(xiàn)裂紋的形成，因此不會(huì)像以往技術(shù)那樣發(fā)生由金剛石刀進(jìn)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(shí)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性材料的切割圖形，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(zhǎng)，切割光透射性材料。這樣，在切割工序中，通過使所形成的裂紋生長(zhǎng)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(gòu)件在光透射性材料上加入應(yīng)力，使裂紋生長(zhǎng)，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(gòu)件在光透射性材料上加入應(yīng)力，使裂紋生長(zhǎng)，切割光透射性材料，能夠在裂紋的位置更進(jìn)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(jìn)行聚光使得其焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部的光學(xué)元件；在僅在光透射性材料的內(nèi)部中的激光的焦點(diǎn)及其附近形成的改質(zhì)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(xué)元件把激光進(jìn)行聚光使得激光的焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，僅在光透射性材料的內(nèi)部中的焦點(diǎn)及其附近的形成改質(zhì)部分。而且，切割裝置由于在僅在光透射性材料的內(nèi)部中的激光的焦點(diǎn)及其附近形成的改質(zhì)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(zhì)部分可靠地切割光透射型材料，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(zhì)部分切割光透射性材料，因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進(jìn)行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進(jìn)行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個(gè)光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結(jié)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?qū)崿F(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改質(zhì)部分，因此不會(huì)像以往技術(shù)那樣發(fā)生由金剛石刀進(jìn)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(zhì)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(jìn)行聚光使得其焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部的光學(xué)元件；在僅在光透射性材料的內(nèi)部中的激光的焦點(diǎn)及其附近形成的裂紋生長(zhǎng)，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(xué)元件把激光進(jìn)行聚光使得激光的焦點(diǎn)位于光透射性材料的內(nèi)部，焦點(diǎn)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(nèi)部中的焦點(diǎn)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(nèi)部中的激光的焦點(diǎn)及其附近形成的裂紋生長(zhǎng)，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壞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，因此能夠提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠容易地進(jìn)行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進(jìn)行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個(gè)光透射性材料切割出的光透射性材料的數(shù)量。其結(jié)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?qū)崿F(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(huì)像以往技術(shù)那樣發(fā)生由金剛石刀進(jìn)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裂紋，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。
另外，切割裝置最好具有用于在光透射性材料上加入應(yīng)力的按壓構(gòu)件。這樣，通過切割裝置具有用于在光透射性材料上加入應(yīng)力的按壓構(gòu)件，能夠通過該按壓構(gòu)件在光透射性材料上加入應(yīng)力使裂紋生長(zhǎng)，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(gè)電路部分的光透射性材料，光學(xué)元件最好把激光進(jìn)行聚光，使得焦點(diǎn)位于與相鄰的電路部分之間形成的間距面對(duì)的光透射性材料部分的內(nèi)部。在這樣構(gòu)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，光學(xué)元件最好以在電路部分中不照射激光的角度把激光進(jìn)行聚光。這樣，通過光學(xué)元件以在電路部分中不照射激光的角度把激光進(jìn)行聚光，能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護(hù)電路部分不被照射激光。
另外，最好還具備用于使焦點(diǎn)沿著與激光的光軸正交的方向移動(dòng)的焦點(diǎn)移動(dòng)裝置。這樣，通過進(jìn)一步具備用于使焦點(diǎn)沿著與激光的光軸正交的方向移動(dòng)的焦點(diǎn)移動(dòng)裝置，能夠沿著焦點(diǎn)的移動(dòng)方向連續(xù)地形成裂紋，能夠進(jìn)一步提高切割的方向穩(wěn)定性，能夠更容易地進(jìn)行切割方向控制。
說明本實(shí)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(duì)象物的切割預(yù)定線，通過在加工對(duì)象物上照射激光，在加工對(duì)象物中形成改質(zhì)區(qū)。由此，在激光是脈沖激光的情況下，在1個(gè)脈沖的沖擊(即1個(gè)脈沖的激光照射)形成的改質(zhì)點(diǎn)中，能夠相對(duì)地加大沿著切割預(yù)定線方向的尺寸。本發(fā)明者們通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物硼硅酸玻璃晶片(厚度700μm，厚度4英寸)(B)激光器光源半導(dǎo)體激光激勵(lì)NdYAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出輸出＜1mJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振光特性線偏振光(C)聚光用透鏡倍率50倍NA0.55對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)放置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒在作為加工對(duì)象物的樣品1、2的每一個(gè)中，在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，使脈沖激光發(fā)生1個(gè)脈沖沖擊，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的裂紋區(qū)。在樣品1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1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(hào)LP模式地示出線偏振光，符號(hào)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(duì)象物的玻璃晶片211的內(nèi)部形成著裂紋點(diǎn)90。
如圖35所示，在脈沖激光是線偏振光的情況下，用1個(gè)脈沖的沖擊形成的裂紋點(diǎn)90的尺寸在沿著線偏振光的朝向的方向相對(duì)加大。這一點(diǎn)示出沿著該方向促進(jìn)裂紋點(diǎn)90的形成。另一方面，如圖36所示，在脈沖激光是圓偏振光的情況下，用1個(gè)脈沖的沖擊形成的裂紋點(diǎn)90的尺寸不沿著特別的方向加大。長(zhǎng)度成為最大的方向的裂紋點(diǎn)90的尺寸樣品1比樣品2大。
該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明能夠有效地形成沿著切割預(yù)定線的裂紋區(qū)。圖37以及圖38是沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線形成的裂紋區(qū)的平面圖。通過沿著切割預(yù)定線5形成多個(gè)用1個(gè)脈沖的沖擊形成的裂紋點(diǎn)39，形成沿著切割預(yù)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(yù)定線5那樣，照射脈沖激光所形成的裂紋區(qū)9。通過促進(jìn)沿著切割預(yù)定線5的方向促進(jìn)裂紋點(diǎn)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(yù)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(yù)定線正交，照射脈沖激光所形成的裂紋區(qū)9。由于裂紋點(diǎn)90沿著切割預(yù)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(shí)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(yù)定線5正交照射脈沖激光，因此在切割預(yù)定線5的寬度方向促進(jìn)形成沖擊時(shí)所形成的裂紋點(diǎn)90。從而，如果裂紋點(diǎn)90向切割預(yù)定線5的寬度方向的延伸過大，則不能夠沿著切割預(yù)定線5精密地切割加工對(duì)象物。與此不同，在圖37所示的本實(shí)施形態(tài)的方法中，由于沖擊時(shí)所形成的裂紋點(diǎn)90在沿著切割預(yù)定線5的方向以外的方向基本上不延伸，因此能夠進(jìn)行加工對(duì)象物的精密切割。
另外，以線偏振光的情況說明了改質(zhì)區(qū)的尺寸中預(yù)定方向的尺寸相對(duì)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(zhǎng)軸b方向促進(jìn)裂紋點(diǎn)90的形成，能夠形成沿著該方向的尺寸相對(duì)大的裂紋點(diǎn)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振光的橢圓的長(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線那樣形成裂紋區(qū)，則產(chǎn)生與線偏振光的情況相同的效果。另外，所謂橢圓率是短軸a的長(zhǎng)度的一半/長(zhǎng)軸b的長(zhǎng)度的一半。橢圓率越小，裂紋點(diǎn)90沿著長(zhǎng)度的方向的尺寸越大。線偏振光是橢圓率為0的橢圓偏振光。橢圓率為1成為圓偏振光，不能夠相對(duì)地加大裂紋區(qū)的預(yù)定方向的尺寸。從而，在本實(shí)施形態(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(zhì)區(qū)的尺寸中預(yù)定方向的尺寸相對(duì)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。另外，說明了脈沖激光，而對(duì)于連續(xù)波激光可以說也是相同的。以上這些在后面所述的第4例中也相同。
其次，說明本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。對(duì)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(diǎn)為中心進(jìn)行說明。激光加工裝置200具備調(diào)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(diào)節(jié)單元201，把從橢圓率調(diào)節(jié)單元201出射的激光L的偏振光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)大致90°的90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203。
橢圓率調(diào)節(jié)單元201包括圖41所示1/4波長(zhǎng)板207。1/4波長(zhǎng)板207通過改變方位角θ能夠調(diào)節(jié)橢圓偏振光的橢圓率。即，如果在1/4波長(zhǎng)板207上入射例如線偏振光LP的入射光，則透射光成為預(yù)定橢圓率的橢圓偏振光EP。所謂方位角是橢圓的長(zhǎng)軸與X軸構(gòu)成的角度。如上述那樣在本實(shí)施形態(tài)中，橢圓率適用1以外的數(shù)字。由橢圓率調(diào)節(jié)單元201能夠使激光L的偏振光成為具有所希望的橢圓率的橢圓偏振光EP?？紤]加上加工對(duì)象物1的厚度、材質(zhì)等調(diào)節(jié)橢圓率。
在加工對(duì)象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，由于從激光光源101出射的激光L是線偏振光LP，因此橢圓率調(diào)節(jié)單元201調(diào)節(jié)1/4波長(zhǎng)板207的方位角θ使得激光L保持線偏振光LP的狀態(tài)不變，通過1/4波長(zhǎng)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(duì)象物1的激光照射中只是利用了線偏振光LP的激光時(shí)，不需要橢圓率調(diào)節(jié)單元201。
90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203包括圖42所示的1/2波長(zhǎng)板205。1/2波長(zhǎng)板205是產(chǎn)生對(duì)于線偏振光的入射光正交的偏振光的波長(zhǎng)板。即，如果在1/2波長(zhǎng)板205上入射例如方位角45°的線偏振光LP1的入射光，則透射光成為對(duì)于入射光LP1旋轉(zhuǎn)90°的線偏振光LP2。90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203在使從橢圓率調(diào)節(jié)單元201出射的激光L的偏振光旋轉(zhuǎn)90°的情況下，進(jìn)行使1/2波長(zhǎng)板205配置在激光L的光軸上的動(dòng)作。另外，90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203在不使從橢圓率調(diào)節(jié)單元201出射的激光L的偏振光旋轉(zhuǎn)的情況下，進(jìn)行使1/2波長(zhǎng)板205配置在激光L的光路以外(即，激光L不透過1/2波長(zhǎng)板205)的動(dòng)作。
分色鏡103配置成使得入射由90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203把偏振光進(jìn)行了90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)或者沒有進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)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(duì)象物1的厚度方向?yàn)檩S使載置臺(tái)107的X-Y平面旋轉(zhuǎn)的θ軸載物臺(tái)213。載物臺(tái)控制單元115除去載物臺(tái)109、111、113的移動(dòng)控制以外，還控制載物臺(tái)213的移動(dòng)。
其次，使用圖40以及圖43，說明本實(shí)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(duì)象物1是硅晶片。步驟S101～步驟S111與圖15所示的第1例相同。
由橢圓率調(diào)節(jié)單元201調(diào)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(diào)節(jié)單元201中通過改變1/4波長(zhǎng)板的方位角θ，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，由于沿著Y軸方向把加工對(duì)象物1進(jìn)行加工，因此調(diào)節(jié)成表示激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長(zhǎng)軸與沿著加工對(duì)象物1的Y軸方向延伸的切割預(yù)定線5的方向一致(S123)。通過使θ軸載物臺(tái)213旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)該調(diào)節(jié)。從而，θ軸載物臺(tái)213起到長(zhǎng)軸調(diào)節(jié)裝置或者線偏振光調(diào)節(jié)裝置的功能。
由于沿著Y軸方向把加工對(duì)象物1進(jìn)行加工，因此90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203進(jìn)行不使激光L的偏振光旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)(S125)。即，進(jìn)行使1/2波長(zhǎng)板配置在激光L的光路以外的動(dòng)作。
從激光光源101發(fā)生激光L，把激光L照射在沿著加工對(duì)象物1的表面3的Y軸方向延伸的切割預(yù)定線5上。圖44是加工對(duì)象物1的平面圖。在加工對(duì)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(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物1的最右端的切割預(yù)定線5。激光L的焦點(diǎn)P由于位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，因此僅在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。沿著切割預(yù)定線5使Y軸載物臺(tái)111移動(dòng)，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。
而且，使X軸載物臺(tái)109移動(dòng)，在相鄰的切割預(yù)定線5上照射激光L，與上述相同，沿著相鄰的切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。通過反復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作，從右側(cè)開始順序地沿著各條切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)(S127)。另外，在加工對(duì)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(duì)象物1的切割預(yù)定線5那樣，在加工對(duì)象物1上照射激光L。
其次，由90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203進(jìn)行使1/2波長(zhǎng)板205(圖42)配置在激光的光軸上的動(dòng)作。由此，進(jìn)行使從橢圓率調(diào)節(jié)單元201出射的激光的偏振光旋轉(zhuǎn)90°的調(diào)節(jié)(S129)。
其次，從激光光源101發(fā)生激光L，把激光L照射在沿著加工對(duì)象物1的表面3的X軸方向延伸的切割預(yù)定線5上。圖46是加工對(duì)象物1的平面圖。在加工對(duì)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(zhǎng)軸沿著加工對(duì)象物1的最下端的切割預(yù)定線5。激光L的焦點(diǎn)P由于位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，因此僅在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。沿著切割預(yù)定線5使X軸載物臺(tái)109移動(dòng)，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。
而且，使Y軸載物臺(tái)111移動(dòng)，在正上方的切割預(yù)定線5上照射激光L，與上述相同，沿著相鄰的切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。通過反復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作，從下側(cè)開始順序地沿著各條切割預(yù)定線在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)(S131)。另外，在加工對(duì)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(yù)定線5彎曲加工對(duì)象物1，切割加工對(duì)象物1(S133)。由此，把加工對(duì)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(duì)象物1上照射脈沖激光L，使得表示脈沖激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長(zhǎng)軸的方向沿著切割預(yù)定線5。這樣由于裂紋點(diǎn)沿著切割預(yù)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(yù)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(duì)象物1的加工速度。另外，由于在沖擊時(shí)所形成的裂紋點(diǎn)在沿著切割預(yù)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(yù)定線5精密地切割加工對(duì)象物1。這些效果在后面說明的第4例中也相同。
對(duì)于本實(shí)施形態(tài)的第4例以與第3例的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。圖48是該激光加工裝置300的概略結(jié)構(gòu)圖。在激光加工裝置300的構(gòu)成要素中，對(duì)于與圖40所示的第3例中的激光加工裝置200的構(gòu)成要素相同的要素通過標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說明。
激光加工裝置300中沒有設(shè)置第3例的90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203。通過θ軸載物臺(tái)213，能夠以加工對(duì)象物1的厚度方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)載置臺(tái)107的X-Y平面。由此，能夠進(jìn)行使從橢圓率調(diào)節(jié)單元201出射的激光L的偏振光相對(duì)地旋轉(zhuǎn)90°的調(diào)節(jié)。
作為本實(shí)施形態(tài)的第4例中的激光加工方法。在第4例中也進(jìn)行圖43所示的第3例中的激光加工方法的步驟S101～步驟S123的動(dòng)作。在第4例中由于沒有設(shè)置90°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)單元203，因此不進(jìn)行后面的步驟S125的動(dòng)作。
步驟S123以后，進(jìn)行步驟S127的動(dòng)作。通過至此為止的動(dòng)作，在第4例中也能夠與第3例相同，如圖44那樣把加工對(duì)象物1進(jìn)行加工。然后，載物臺(tái)控制單元115進(jìn)行使θ軸載物臺(tái)213旋轉(zhuǎn)90°的控制。通過該θ軸載物臺(tái)213的旋轉(zhuǎn)，加工對(duì)象物1在X-Y平面中旋轉(zhuǎn)90°。由此，如圖49所示，能夠沿著與已經(jīng)結(jié)束了改質(zhì)區(qū)形成工序的切割預(yù)定線5相交叉的切割預(yù)定線，對(duì)準(zhǔn)橢圓偏振光EP的長(zhǎng)軸。
而且，與步驟S127相同，通過在加工對(duì)象物1上照射激光L，從右側(cè)開始順序地沿著各條切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。最后，與步驟S133相同，切割加工對(duì)象物1，把加工對(duì)象物1分割成硅芯片。
在以上說明的本實(shí)施形態(tài)的第3例以及第4例中，說明了由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)形成。但是，本發(fā)明也可以不形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸方向沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線那樣，通過在加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)在加工對(duì)象物上照射激光，切割加工對(duì)象物。由此，能夠沿著切割預(yù)定線有效地切割加工對(duì)象物。
本實(shí)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(diào)節(jié)脈沖激光的功率大小或者包括聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的大小，控制改質(zhì)點(diǎn)的尺寸。所謂改質(zhì)點(diǎn)，是用脈沖激光的1個(gè)脈沖的沖擊(即1個(gè)脈沖的激光照射)所形成的改質(zhì)部分，通過匯集改質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成改質(zhì)區(qū)。以裂紋點(diǎn)為例說明改質(zhì)點(diǎn)的尺寸控制的必要性。
如果裂紋點(diǎn)過大，則沿著切割預(yù)定線的加工對(duì)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(diǎn)。圖50是使用了本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法比較大地形成了裂紋點(diǎn)時(shí)的加工對(duì)象物1的平面圖。圖51是沿著圖50的切割預(yù)定線5上的LI-LI切割了的剖面圖。圖52、圖53、圖54分別是沿著與圖50的切割預(yù)定線5正交的LII-LII、LIII-LIII、LIV-LIV切割了的剖面圖。從這些圖可知，如果裂紋點(diǎn)90過大，則裂紋點(diǎn)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(yù)定線5的加工對(duì)象物1的切割的精度惡化。另外，由于加工對(duì)象物1的切割面43的凹凸增大因此切割面43的平坦性惡化。與此不同，如圖56所示，如果使用本實(shí)施形態(tài)的激光加工方法比較小地(例如20μm以下)形成裂紋點(diǎn)90，則能夠均勻地形成裂紋點(diǎn)90，而且能夠控制裂紋點(diǎn)90從切割預(yù)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(yù)定線5的加工對(duì)象物1的切割精度或者切割面43的平坦性。
這樣如果裂紋點(diǎn)過大，則不能夠進(jìn)行可以得到沿著切割預(yù)定線的精密的切割或者平坦的切割面的切割。但是，對(duì)于厚度大的加工對(duì)象物，如果裂紋點(diǎn)過小，則難以進(jìn)行加工對(duì)象物的切割。
說明如果依據(jù)本實(shí)施形態(tài)則能夠控制裂紋點(diǎn)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(shí)的裂紋點(diǎn)的尺寸比聚光用透鏡的倍率為50，NA為0.55時(shí)的裂紋點(diǎn)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(gè)脈沖的功率，即脈沖激光的功率成比例，因此所謂峰值功率密度相同意味著激光的功率相同。這樣，在激光的功率相同而且光束點(diǎn)截面積相同的情況下，能夠進(jìn)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(diǎn)的尺寸。
另外，即使聚光用透鏡的數(shù)值孔徑相同，也能夠進(jìn)行控制使得如果減小激光的功率(峰值功率密度)則減小裂紋點(diǎn)的尺寸，如果加大激光的功率則加大裂紋點(diǎn)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(diǎn)的尺寸控制為較小信號(hào)。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(diǎn)的尺寸控制為較大。
使用附圖進(jìn)一步說明裂紋點(diǎn)尺寸的控制。圖58所示的例子是使用預(yù)定的數(shù)值孔徑的聚光用透鏡，把脈沖激光L聚光在內(nèi)部的加工對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域。圖59是由該激光L的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因所形成的裂紋點(diǎn)90的剖面圖。另一方面，圖60所示的例子是使用比圖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(nèi)部的加工對(duì)象物1的剖面圖。圖61是由該激光L的照射產(chǎn)生的多光子吸收為原因所形成的裂紋點(diǎn)90的剖面圖。裂紋點(diǎn)90的高度h依賴于區(qū)域41的加工對(duì)象物1的厚度方向中的尺寸，裂紋點(diǎn)90的寬度w依賴于與區(qū)域41的加工對(duì)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(diǎn)90的高度h或者寬度w，如果加大這些尺寸則能夠加大裂紋點(diǎn)90的高度h或者寬度。如果把圖59與圖61進(jìn)行比較則可知，在激光的功率相同的情況下，能夠控制成通過加大(減小)聚光用透鏡的數(shù)值孔徑，則能夠減小(加大)裂紋點(diǎn)90的高度h或者寬度w的尺寸。
進(jìn)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(nèi)部的加工對(duì)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(chǎn)生的多光子吸收為原因所形成裂紋點(diǎn)90的剖面圖。從圖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(diǎn)90的高度h或者寬度w的尺寸。
進(jìn)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(nèi)部的加工對(duì)象物1的剖面圖。圖65是通過該激光L的照射因多光子吸收所形成的裂紋點(diǎn)90的剖面圖。由圖59和圖65的比較可知，能夠控制成如果加大(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(diǎn)90的高度h和寬度w的尺寸。
而表示成為能夠形成裂紋點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的閾值以上的電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域的區(qū)域41限定在焦點(diǎn)P及其附近的理由如下。本實(shí)施形態(tài)由于利用高光束品質(zhì)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(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)度在光束的中心最強(qiáng)，隨著離開中心的距離加大強(qiáng)度降低的分布。在把激光實(shí)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(diǎn)P及其附近。
如以上那樣，如果依據(jù)本實(shí)施形態(tài)則能夠控制裂紋點(diǎn)的尺寸。裂紋點(diǎn)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(duì)象物的厚度大小而決定。另外，裂紋點(diǎn)的尺寸還能夠考慮加工對(duì)象物的材質(zhì)決定。如果依據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則由于能夠控制改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，因此對(duì)于厚度比較小的加工對(duì)象物通過減小改質(zhì)點(diǎn)，能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割，而且，能夠進(jìn)行切割面的平坦性出色的切割。另外，通過加大改質(zhì)點(diǎn)，在厚度比較大的加工對(duì)象物中也能夠進(jìn)行切割。
另外，例如加工對(duì)象物的結(jié)晶方位根據(jù)具體原因，在加工對(duì)象物物中有時(shí)存在切割容易的方向和切割困難的方向。在這樣的加工對(duì)象物的切割中，例如，如圖56以及圖57所示，減小沿著切割容易的方向形成的裂紋點(diǎn)90的尺寸。另一方面，如圖57以及圖66所示，在與切割預(yù)定線5正交的切割預(yù)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(diǎn)90的尺寸。另外，圖66是沿著LXVI-LXVI線切割了圖57所示的加工對(duì)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(jìn)行切割。
以上在裂紋點(diǎn)情況下說明了能夠進(jìn)行改質(zhì)點(diǎn)尺寸的控制，而在熔融處點(diǎn)或者折射率變化點(diǎn)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(gè)脈沖的功率(J)表示，也能夠用作為在每一個(gè)脈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(diǎn)在后面說明的第6例以及第7例中也相同。
說明本實(shí)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(jié)構(gòu)圖。對(duì)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100的不同點(diǎn)為中心舉行說明。
激光加工裝置400具備調(diào)節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率的功率調(diào)節(jié)單元401。功率調(diào)節(jié)單元401例如具備多個(gè)ND(中密度)濾光片和使各個(gè)ND濾光片移動(dòng)到對(duì)于激光L的光軸垂直的位置或者移動(dòng)到激光L的光路以外的機(jī)構(gòu)。ND濾光片是不改變功率的相對(duì)分光分布而減弱光的強(qiáng)度的濾光片。多個(gè)ND濾光片的各個(gè)減光率不同。功率調(diào)節(jié)單元401通過多個(gè)ND濾光片的某一個(gè)或者把它們組合起來，調(diào)節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率。即，使多個(gè)ND濾光片的減光率相同，功率調(diào)節(jié)單元401通過改變移動(dòng)到對(duì)于激光L的光軸垂直配置的ND濾光片的個(gè)數(shù)，能夠調(diào)節(jié)從激光光源101出射的激光L的功率。
另外，功率調(diào)節(jié)單元401還可以具備對(duì)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旋轉(zhuǎn)所希望角度的機(jī)構(gòu)。在功率調(diào)節(jié)單元401中通過以光軸為中心使偏振光濾光片旋轉(zhuǎn)所希望的角度，調(diào)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(qū)動(dòng)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(lì)用半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流，也能夠調(diào)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(diào)節(jié)單元401以及激光控制單元102的至少一方進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果僅用激光光源控制單元102進(jìn)行的激光L的功率調(diào)節(jié)就能夠使改質(zhì)區(qū)的尺寸達(dá)到所希望的值，則就不需要功率調(diào)節(jié)單元401。以上所說的功率調(diào)節(jié)通過激光加工裝置的操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(jìn)行。
激光加工裝置400還具備入射由功率調(diào)節(jié)單元401調(diào)節(jié)了功率的激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(gè)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(jī)構(gòu)403；控制透鏡選擇機(jī)構(gòu)403的透鏡選擇機(jī)構(gòu)控制單元405。
透鏡選擇機(jī)構(gòu)403具備聚光用透鏡105a、105b、105c，以及支撐這些透鏡的支撐板407。包括聚光用透鏡105a的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，包括聚光用透鏡105b的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，包括聚光用透鏡105c的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑分別不同。透鏡選擇機(jī)構(gòu)403根據(jù)來自透鏡選擇機(jī)構(gòu)控制單元405的信號(hào)，通過使支撐板407旋轉(zhuǎn)，從聚光用透鏡105a、105b、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(jié)構(gòu)403是旋轉(zhuǎn)器式。
另外，安裝在透鏡選擇機(jī)構(gòu)403中的聚光用透鏡的個(gè)數(shù)不限于3個(gè)，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105a、105b、105c中的哪一個(gè)的指示，進(jìn)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(tái)107中，放置照射由聚光用透鏡105a～105c中配置在激光L的光軸上的聚光用透鏡聚光了的激光的加工對(duì)象物1。
總體控制單元127與功率調(diào)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(diào)節(jié)單元401，由此調(diào)節(jié)功率。
圖68是示出總體控制單元127的一個(gè)例子的一部分的框圖?？傮w控制單元127具備尺寸選擇單元411，相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)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(xué)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(jìn)行選擇聚光用透鏡105a、105b、105c的某一個(gè)的輸入。這種情況下，在總體控制單元127中預(yù)先登錄著聚光用透鏡105a、105b、105c的各個(gè)數(shù)值孔徑，包括所選擇的聚光用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的數(shù)據(jù)自動(dòng)地輸入到尺寸選擇單元411中。
在相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413中，預(yù)先存儲(chǔ)著脈沖激光的功率的大小和數(shù)值孔徑大小的組與改質(zhì)點(diǎn)的尺寸的相關(guān)關(guān)系。圖69是示出該相關(guān)關(guān)系的表的一例。在該例中，在數(shù)值孔徑的欄目中對(duì)于聚光用透鏡105a、105b、105c的每一個(gè)，登錄著包括這些透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。在功率的欄目中登錄著由功率調(diào)節(jié)單元401調(diào)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(duì)應(yīng)的組的功率與數(shù)值孔徑的組合所形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸。例如，在功率為1.24×1011(W/cm2)，數(shù)值孔徑為0.55所形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸是120μm。該相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)例如能夠在激光加工之前通過進(jìn)行在圖58～圖65中說明過的實(shí)驗(yàn)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411從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413選擇與這些大小相同的值的組，把與該組相對(duì)應(yīng)的尺寸的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)視器129。
與由尺寸選擇單元411選擇的組相對(duì)應(yīng)的尺寸的數(shù)據(jù)從尺寸選擇單元411傳送到圖像生成單元415。圖像生成單元415根據(jù)該尺寸的數(shù)據(jù)生成該尺寸的改質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)的圖像。從而，能夠在激光加工之前了解改質(zhì)點(diǎn)的尺寸或者改質(zhì)點(diǎn)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1.49×1011(W/cm2)，在數(shù)值孔徑為0.55時(shí)所形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸是150μm。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1.19×1011(W/cm2)時(shí)所形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸是30μm。
其次，使用圖67說明本實(shí)施形態(tài)的第5例中的激光加工方法。加工對(duì)象物1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(jìn)行步驟S101～步驟S111的動(dòng)作。
在步驟S111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(diào)節(jié)單元401調(diào)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(jīng)過透鏡選擇機(jī)構(gòu)控制單元405，通過透鏡選擇機(jī)構(gòu)403選擇聚光用透鏡調(diào)節(jié)數(shù)值孔徑。另外，這些數(shù)據(jù)輸入到總體控制單元127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(gè)脈沖的激光L的照射在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成的熔融處理點(diǎn)的尺寸以及熔融處理點(diǎn)的形狀。
而且，與圖15所示的第1例中的激光加工方法相同，進(jìn)行步驟S113～步驟S115的動(dòng)作。由此，把加工對(duì)象物1分割成硅芯片。
其次，對(duì)于本實(shí)施形態(tài)的第6例，以與第5例的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。圖72是該激光加工裝置500的概略結(jié)構(gòu)圖。激光加工裝置500的構(gòu)成要素中，對(duì)于與圖67所示的第5例中的激光加工裝置400的構(gòu)成要素相同的要素通過標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其說明。
激光加工裝置500在功率調(diào)節(jié)單元401與分色鏡103之間的激光的光軸上配置著光束擴(kuò)展器501。光束擴(kuò)展器501是倍率可變的，由光束擴(kuò)展器501進(jìn)行調(diào)節(jié)使得激光的光束直徑加大。光束擴(kuò)展器501是數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)例子。另外，激光加工裝置500代替透鏡選擇機(jī)構(gòu)403具備1個(gè)聚光用透鏡105。
激光加工裝置500的動(dòng)作與第5例的激光加工裝置的動(dòng)作的不同點(diǎn)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(diào)節(jié)。以下，說明這一點(diǎn)。總體控制單元127與光束擴(kuò)展器501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，總體控制單元127進(jìn)行改變光束擴(kuò)展器501的倍率的控制。由此，調(diào)節(jié)入射到聚光用透鏡105中的激光的光束直徑的擴(kuò)大率。從而，即使聚光用透鏡105是1個(gè)，也能夠進(jìn)行加大包括聚光用透鏡105的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的調(diào)節(jié)。使用圖73以及圖74說明這一點(diǎn)。
圖73示出沒有配置光束擴(kuò)展器501時(shí)的由聚光用透鏡105進(jìn)行的激光的聚光。另一方面，圖74示出配置著光束擴(kuò)展器501時(shí)的由聚光用透鏡105進(jìn)行的激光的聚光。如果把圖73與圖74進(jìn)行比較則可知，如果以沒有配置光束擴(kuò)展器501時(shí)的包括聚光用透鏡105的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑為基準(zhǔn)，則在第6例中能夠調(diào)節(jié)使得加大數(shù)值孔徑。
其次，對(duì)于本實(shí)施形態(tài)的第7例，以與第5例以及第6例的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。圖75是該激光加工裝置600的概略結(jié)構(gòu)圖。在激光加工裝置600的構(gòu)成要素中，對(duì)于與第5例以及第6例中的激光加工裝置的構(gòu)成要素相同的要素通過標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說明。
激光加工裝置600代替光束擴(kuò)展器501，在分色鏡103與聚光用透鏡105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(diào)節(jié)聚光用透鏡105的有效直徑?？勺児怅@601是數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)例子。另外，激光加工裝置600具備進(jìn)行改變可變光闌601的開口大小的可變光闌控制單元603?？勺児怅@控制單元603由總體控制單元127進(jìn)行控制。
激光加工裝置600的動(dòng)作與第5例以及第6例的激光加工裝置的動(dòng)作的不同點(diǎn)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(diào)節(jié)。激光加工裝置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(jìn)行縮小聚光用透鏡105的有效直徑的調(diào)節(jié)。由此，即使聚光用透鏡105是1個(gè)，也能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)使得減小包括聚光用透鏡105的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。使用圖76以及圖77說明這一點(diǎn)。
圖76示出沒有配置可變光闌時(shí)的由聚光用透鏡105進(jìn)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(shí)的由聚光用透鏡105進(jìn)行的激光L的聚光。如果把圖76以及圖77進(jìn)行比較則可知，如果以沒有配置可變光闌時(shí)的包括聚光用透鏡105的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑為基準(zhǔn)，則能夠像在第3例中減小數(shù)值孔徑那樣進(jìn)行調(diào)節(jié)。
其次，說明本實(shí)施形態(tài)的第5例～第7例的變形例。圖78是在本實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的變形例中具備的總體控制單元127的框圖。總體控制單元127具備功率選擇單元417以及相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413。在相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413中預(yù)先存儲(chǔ)著圖17所示的相關(guān)關(guān)系的數(shù)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(zhì)點(diǎn)所希望的尺寸。改質(zhì)點(diǎn)的尺寸考慮加工對(duì)象物的厚度或者材質(zhì)等決定。通過該輸入，功率選擇單元417從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對(duì)應(yīng)的功率，把該功率的數(shù)據(jù)傳送到功率調(diào)節(jié)單元401。由此，通過在調(diào)節(jié)為該功率大小的激光加工裝置中進(jìn)行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質(zhì)點(diǎn)。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(chǔ)在相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413中的情況下，向功率調(diào)節(jié)單元401以及監(jiān)視器129發(fā)送與最接近的值的尺寸相對(duì)應(yīng)的功率的數(shù)據(jù)。這一點(diǎn)在以下說明的變形例中也相同。
圖79是本實(shí)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(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413。與圖78的變形例的不同之點(diǎn)在于不是選擇功率而是選擇數(shù)值孔徑。在相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413中預(yù)先存儲(chǔ)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(zhì)點(diǎn)的所希望的尺寸。由此，數(shù)值孔徑選擇單元419從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對(duì)應(yīng)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(jī)構(gòu)控制單元405，光束擴(kuò)展器501或者可變光闌控制單元603。由此，通過在調(diào)節(jié)為該數(shù)值孔徑的大小的激光加工裝置中進(jìn)行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質(zhì)點(diǎn)。該數(shù)值孔徑的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器129，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(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的又一個(gè)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(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413。與圖78以及圖79的例子的不同之點(diǎn)是選擇功率以及數(shù)值孔徑的雙方。在相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413中預(yù)先存儲(chǔ)著圖69的功率以及數(shù)值孔徑的組與尺寸的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)。激光加工裝置的操作者通過鍵盤等在組選擇單元421中輸入改質(zhì)點(diǎn)的所希望的尺寸。由此，組選擇單元421從相關(guān)關(guān)系存儲(chǔ)單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對(duì)應(yīng)的功率以及數(shù)值孔徑的組。所選擇的組的功率的數(shù)據(jù)傳送到功率調(diào)節(jié)單元401。另一方面，所選擇的組的數(shù)值孔徑的數(shù)據(jù)傳送到透鏡選擇機(jī)構(gòu)控制單元405，光束擴(kuò)展器501或者可變光闌控制單元603。從而，通過在調(diào)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(jìn)行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質(zhì)點(diǎn)。該組的功率以及數(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(zhì)點(diǎn)的尺寸。從而，通過縮小改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，能夠沿著加工對(duì)象物的切割預(yù)定線精密地切割，還能夠得到平坦的切割面。加工對(duì)象物的厚度大的情況下，通過加大改質(zhì)點(diǎn)的尺寸，能夠進(jìn)行加工對(duì)象物的切割。
本實(shí)施形態(tài)的第8例通過調(diào)節(jié)脈沖激光的重復(fù)頻率的大小或者脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小，控制用1個(gè)脈沖激光形成的改質(zhì)點(diǎn)和用隨后的1個(gè)脈沖激光形成的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。即，控制相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。以下把該距離作為間距p進(jìn)行說明。對(duì)于間距p的控制以裂紋區(qū)為例進(jìn)行說明。
把脈沖激光的重復(fù)頻率記為f(Hz)，把加工對(duì)象物的X軸載物臺(tái)或者Y軸載物的移動(dòng)速度記為v(mm/sec)。這些載物臺(tái)的移動(dòng)速度是脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)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(diǎn)。從而，在切割預(yù)定線5的每個(gè)單位長(zhǎng)度所形成的裂紋點(diǎn)的數(shù)量n如下。
n＝f/v在每個(gè)單位長(zhǎng)度所形成的裂紋點(diǎn)數(shù)量n的倒數(shù)相當(dāng)于間距p。
p＝1/n從而，如果調(diào)節(jié)脈沖激光的重復(fù)頻率的大小以及脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小中的至少一個(gè)，則能夠調(diào)節(jié)間距p。即，通過加大重復(fù)頻率f(Hz)或者減小載物臺(tái)的移動(dòng)速度v(mm/sec)，則能夠把間距控制為較小。反之，通過減小重復(fù)頻率f(Hz)或者加大載物臺(tái)的移動(dòng)速度v(mm/sec)，則能夠把間距p控制為較大。
而間距p與切割預(yù)定線5方向中的裂紋點(diǎn)的尺寸d的關(guān)系有圖81～圖83所示的3種。圖81～圖83是沿著通過本實(shí)施形態(tài)的激光加工形成了裂紋區(qū)的加工對(duì)象物的切割預(yù)定線5的部分的平面圖。裂紋點(diǎn)90用1個(gè)脈沖的脈沖激光形成。通過沿著切割預(yù)定線并列形成多個(gè)裂紋點(diǎn)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(yù)定線5在加工對(duì)象物的內(nèi)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(yù)定線5在加工對(duì)象物的內(nèi)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(yù)定線5在加工對(duì)象物的內(nèi)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(yù)定線5不連續(xù)，因此切割預(yù)定線5的位置保持某種程度的強(qiáng)度。從而，在激光加工以后進(jìn)行加工對(duì)象物的切割工序時(shí)，容易進(jìn)行加工對(duì)象物的處理。如果依據(jù)圖82以及圖83，則由于沿著切割預(yù)定線5連續(xù)地形成裂紋區(qū)9，因此能夠容易地進(jìn)行以裂紋區(qū)9為起點(diǎn)的加工對(duì)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則由于間距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(chǎn)生的區(qū)域與已經(jīng)形成的裂紋點(diǎn)90相重疊。其結(jié)果，能夠減小裂紋點(diǎn)的尺寸的分散性。即，如果依據(jù)本發(fā)明可知，如果通過脈沖激光的照射由多光子吸收產(chǎn)生的區(qū)域與已經(jīng)形成的裂紋點(diǎn)90相重疊，則在該區(qū)域中所形成的裂紋點(diǎn)90的尺寸的分散性增大。如果裂紋點(diǎn)90的尺寸的分散性增大，則難以沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)象物，另外，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(diǎn)的尺寸的分散性，因此能夠沿著切割預(yù)定線精密地切割加工對(duì)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(shí)施形態(tài)的第8例，則通過調(diào)節(jié)脈沖激光的重復(fù)頻率的大小或者脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度的大小，能夠控制間距p。由此，通過考慮加工對(duì)象物的厚度或者材質(zhì)等改變間距p，能夠進(jìn)行與加工對(duì)象物相對(duì)應(yīng)的激光加工。
另外，對(duì)于能夠進(jìn)行間距p的控制，以裂紋點(diǎn)情況進(jìn)行了說明，而在熔融處理點(diǎn)或者折射率變化點(diǎn)的情況下可以說也是相同的。其中，對(duì)于熔融處理點(diǎn)或者折射率變化點(diǎn)，即使產(chǎn)生與已經(jīng)形成的熔融處理點(diǎn)或者折射率變化點(diǎn)的重疊也不存在問題。另外，所謂脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)，既可以是固定脈沖激光的焦點(diǎn)使加工對(duì)象物移動(dòng)，也可以是固定加工對(duì)象物使脈沖激光的焦點(diǎn)移動(dòng)，還可以是使加工對(duì)象物與脈沖激光的焦點(diǎn)相互沿著相反方向移動(dòng)，還可以使加工對(duì)象物與脈沖激光的焦點(diǎn)的速度不同而且沿著相同方向移動(dòng)。
對(duì)于本實(shí)施形態(tài)的第8例中的激光加工裝置，以與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100的不同點(diǎn)為中心，使用圖14進(jìn)行說明。激光光源101是Q開關(guān)激光器。圖84是激光光源101所具備的Q開關(guān)激光器的概略結(jié)構(gòu)圖。Q開關(guān)激光器具備隔開預(yù)定間隔配置的反射鏡51、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(lì)用的輸入的激勵(lì)源57，配置在激光媒介55與反射鏡51之間的Q開關(guān)59。激光媒介55的材料例如是NdYAG。
在利用Q開關(guān)59提高了諧振器的損失的狀態(tài)下，通過從激勵(lì)源57在激光媒介55上加入激勵(lì)輸入，使激光媒介55的反相分布上升到預(yù)定值。然后，通過成為利用Q開關(guān)59降低了諧振器的損失的狀態(tài)，瞬時(shí)振蕩存儲(chǔ)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(hào)S(例如超聲波脈沖的重復(fù)頻率的變化)進(jìn)行控制使得Q開關(guān)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的信號(hào)S，調(diào)節(jié)從激光光源101出射的脈沖激光的重復(fù)頻率。激光光源控制單元102成為頻率調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)例子。重復(fù)頻率的調(diào)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中使用鍵盤等輸入重復(fù)頻率的大小進(jìn)行。以上是激光光源101的詳細(xì)情況。
在激光加工中，通過使加工對(duì)象物1沿著X軸方向或者Y軸方向移動(dòng)，沿著切割預(yù)定線形成改質(zhì)區(qū)。從而，例如，在沿著X軸方向形成改質(zhì)區(qū)的情況下，通過調(diào)節(jié)X軸載物臺(tái)109的移動(dòng)速度，能夠調(diào)節(jié)脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度。另外，在沿著Y軸方向形成改質(zhì)區(qū)的情況下，通過調(diào)節(jié)Y軸載物臺(tái)111的移動(dòng)速度，能夠調(diào)節(jié)脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度。這些載物臺(tái)的移動(dòng)速度的調(diào)節(jié)由載物臺(tái)控制單元115控制。載物臺(tái)控制單元115成為速度調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)例子。速度的調(diào)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中使用鍵盤等輸入速度的大小進(jìn)行。另外，通過使焦點(diǎn)P能夠移動(dòng)，調(diào)節(jié)其移動(dòng)速度，還能夠調(diào)節(jié)脈沖激光的焦點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)速度。
第8例中的激光加工裝置的總體控制單元127在第1例中的激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圖?？傮w控制單元127具備距離運(yùn)算單元141，尺寸存儲(chǔ)單元143以及圖像生成單元145。在距離運(yùn)算單元141中輸入脈沖激光的重復(fù)頻率的大小以及載物臺(tái)109、111的移動(dòng)速度的大小。這些輸入由激光加工裝置的操作者使用鍵盤等進(jìn)行。
距離運(yùn)算單元141利用上述的公式(n＝f/v，p＝1/n)，運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離(間距)。距離運(yùn)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根據(jù)速度的大小形成的改質(zhì)點(diǎn)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(chǔ)單元113中預(yù)先存儲(chǔ)著在該激光加工裝置中形成的改質(zhì)點(diǎn)的尺寸。圖像生成單元145根據(jù)該距離數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在尺寸存儲(chǔ)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(zhì)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(zhì)區(qū)的圖像。從而，能夠在激光加工之前了解相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離或者改質(zhì)區(qū)的形狀。
距離運(yùn)算單元141還可以如以下那樣利用公式(n＝f/v，p＝1/n)運(yùn)算改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。首先，生成預(yù)先登錄了重復(fù)頻率的大小和載物臺(tái)109、111的移動(dòng)速度與改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的關(guān)系的表，把該表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在距離運(yùn)算單元141中。通過把重復(fù)頻率的大小以及載物臺(tái)109、111的移動(dòng)速度的大小輸入到距離運(yùn)算單元141，距離運(yùn)算單元141從上述表中讀出在這些大小的條件下所生成的改質(zhì)點(diǎn)中的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。
另外，還可以固定重復(fù)頻率的大小而使載物臺(tái)的移動(dòng)速度的大小可變。反之，也可以固定載物臺(tái)的移動(dòng)速度的大小而使重復(fù)頻率的大小可變。在這些情況下，在距離運(yùn)算單元141中通過使用上述的公式或者表，進(jìn)行用于在監(jiān)視器129上顯示改質(zhì)點(diǎn)之間的距離或者改質(zhì)區(qū)的圖像的處理。
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(fù)頻率的大小或者載物臺(tái)的移動(dòng)速度的大小，運(yùn)算相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離。輸入相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的所希望的距離，也可以控制重復(fù)頻率的大小或者載物臺(tái)的移動(dòng)速度的大小。以下說明這一點(diǎn)。
圖86是示出第8例中所具備的總體控制單元127的其它例子的一部分的框圖?？傮w控制單元127具備頻率運(yùn)算單元147。激光加工裝置的使用者通過鍵盤等在頻率運(yùn)算單元147中輸入相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小。該距離的大小考慮加工對(duì)象物的厚度或者材質(zhì)等決定。通過該輸入，頻率運(yùn)算單元147按照上述公式或者表，運(yùn)算用于成為該距離的大小的頻率。在該例中載物臺(tái)的移動(dòng)速度固定。頻率運(yùn)算單元147把所運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送到激光光源控制單元102。通過在調(diào)節(jié)為該頻率大小的激光加工裝置中把加工對(duì)象物進(jìn)行激光加工，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)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(gè)例子的一部分的框圖?？傮w控制單元127具備速度運(yùn)算單元149。與上述相同，在速度運(yùn)算單元149中輸入相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小。通過該輸入，速度運(yùn)算單元149按照上述公式或者表，運(yùn)算用于成為該距離的大小的載物臺(tái)移動(dòng)速度。在該例中重復(fù)頻率固定。速度運(yùn)算單元149把所運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。在調(diào)節(jié)為該載物臺(tái)移動(dòng)速度的大小的激光加工裝置中把加工對(duì)象物進(jìn)行激光加工，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為所希望的大小。該載物臺(tái)移動(dòng)速度的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器129，顯示該載物臺(tái)移動(dòng)速度的大小。
圖88是示出第8例所具備的總體控制單元127的又一個(gè)例子的一部分的框圖。總體控制單元127具備組合運(yùn)算單元151。與圖86以及圖87的情況的不同之點(diǎn)在于運(yùn)算重復(fù)頻率以及載物臺(tái)移動(dòng)速度的這兩者。與上述相同，把相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離的大小輸入到組合運(yùn)算單元151。組合運(yùn)算單元151根據(jù)上述公式或者表，運(yùn)算用于成為該距離的大小的重復(fù)頻率以及載物臺(tái)移動(dòng)速度。
組合運(yùn)算單元151運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送到激光光源控制單元102以及載物臺(tái)控制單元115。激光光源控制單元102調(diào)節(jié)激光光源101使得成為所運(yùn)算的重復(fù)頻率的大小。載物臺(tái)控制單元115調(diào)節(jié)載物臺(tái)109、111使得成為所運(yùn)算的載物臺(tái)移動(dòng)速度的大小。通過用進(jìn)行了這些調(diào)節(jié)的激光加工裝置把加工對(duì)象物進(jìn)行激光加工，能夠使相鄰的改質(zhì)點(diǎn)之間的距離成為所希望的大小。所運(yùn)算的重復(fù)頻率的大小以及載物臺(tái)移動(dòng)速度的大小的數(shù)據(jù)還傳送到監(jiān)視器129，顯示所運(yùn)算的這些值。
其次，說明本實(shí)施形態(tài)的第8例中的激光加工方法。加工對(duì)象物1是硅晶片。在第8例中，與第15圖所示的第1例中的激光加工方法相同，進(jìn)行步驟S101～步驟S111的動(dòng)作。
在步驟S111以后，決定用1個(gè)脈沖的脈沖激光所形成的熔融處理點(diǎn)中的相鄰熔融處理點(diǎn)之間的距離，即間距p的大小。間距p考慮加工對(duì)象物1的厚度或者材質(zhì)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(jìn)行步驟S113～步驟S115的動(dòng)作。由此，把加工對(duì)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(fù)頻率的大小的調(diào)節(jié)，或者X軸載物臺(tái)109、Y軸載物臺(tái)111的移動(dòng)速度的大小的調(diào)節(jié)，能夠控制相鄰的熔融處理點(diǎn)的距離。通過考慮加工對(duì)象物1的厚度或者材質(zhì)等改變距離的大小，能夠進(jìn)行與目的相對(duì)應(yīng)的加工。
本實(shí)施形態(tài)的第9例通過改變照射在加工對(duì)象物上的激光對(duì)于加工對(duì)象物的入射方向中的激光的焦點(diǎn)位置，沿著入射方向并列形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)。
對(duì)于多個(gè)改質(zhì)區(qū)說明以裂紋區(qū)為例進(jìn)行說明。圖89是使用本實(shí)施形態(tài)的第9例中的激光加工方法，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成了2個(gè)裂紋區(qū)9的加工對(duì)象物1的斜視圖。
對(duì)于2個(gè)裂紋區(qū)9的形成方法簡(jiǎn)單地進(jìn)行說明。首先，把脈沖激光L的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部的背面21附近，沿著切割預(yù)定線5使焦點(diǎn)移動(dòng)的同時(shí)在加工對(duì)象物1上照射脈沖激光L。由此，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部的表面3附近，沿著切割預(yù)定線5使焦點(diǎn)移動(dòng)的同時(shí)在加工對(duì)象物1上照射脈沖激光L。通過該照射，沿著切割預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)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(zhǎng)裂紋91。詳細(xì)地講，分別從裂紋區(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(zhǎng)。由此，在沿著切割預(yù)定線5的加工對(duì)象物1的面，即成為切割面的面上，能夠形成沿著加工對(duì)象部1的厚度方向延長(zhǎng)伸展了的裂紋9。從而，僅人為地加入比較小的力或者不加入力就能夠自然地沿著切割預(yù)定線5切割加工對(duì)象物1。
如以上那樣，如果依據(jù)第9例，則通過形成多個(gè)裂紋區(qū)9，增加切割加工對(duì)象物1時(shí)的成為起點(diǎn)的位置。從而，如果依據(jù)第9例，則即使在加工對(duì)象物1的厚度比較大的情況下或者加工對(duì)象物1的材質(zhì)難以生長(zhǎng)裂紋區(qū)9形成后的裂紋91的情況下等，也能夠進(jìn)行加工對(duì)象物1的切割。
另外，在只是2個(gè)裂紋區(qū)9而難以切割的情況下，形成3個(gè)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，還能夠沿著與加工對(duì)象物1的厚度方向正交的方向切割。
在本實(shí)施形態(tài)的第9例中，最好從對(duì)于脈沖激光L入射的加工對(duì)象物的入射面(例如表面3)的遠(yuǎn)方開始順序地形成多個(gè)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(duì)于入射面接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(shí)所照射的脈沖激光L由前面已經(jīng)形成了的裂紋區(qū)9散射。由此，由構(gòu)成后面形成的裂紋區(qū)9的1個(gè)沖擊的脈沖激光L所形成的裂紋部分(裂紋點(diǎn))在尺寸方面產(chǎn)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(duì)于入射面的遠(yuǎn)方開始順序形成裂紋區(qū)9，則不產(chǎn)生上述散射，因此能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區(qū)9。
但是，在本實(shí)施形態(tài)的第9例中，多個(gè)裂紋區(qū)9的形成順序不限定于上述，既可以從對(duì)于加工對(duì)象物的入射面接近的一方開始順序地形成，還可以隨機(jī)地形成。所謂隨機(jī)地形成，例如在圖91中，首先形成裂紋區(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(duì)于多個(gè)改質(zhì)區(qū)的形成，以裂紋區(qū)的情況進(jìn)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(duì)于脈沖激光進(jìn)行了說明，而對(duì)于連續(xù)波激光可以說也是相同的。
本實(shí)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(jié)構(gòu)。在第9例中，由Z軸載物臺(tái)113調(diào)節(jié)加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置。由此，例如，在加工對(duì)象物1的厚度方向中，能夠把焦點(diǎn)p調(diào)節(jié)為從厚度一半的位置接近或者遠(yuǎn)離入射面(表面3)的位置，或者調(diào)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(tái)進(jìn)行的加工對(duì)象物的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置調(diào)節(jié)。在本實(shí)施形態(tài)的第9例中，以加工對(duì)象物的表面(入射面)為基準(zhǔn)把加工對(duì)象物的厚度方向中的激光的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到加工對(duì)象物的內(nèi)部所希望的位置。圖93示出加工對(duì)激光L的焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象物1的表面3的狀態(tài)。如圖94所示，如果使Z軸載物臺(tái)朝向聚焦用透鏡105進(jìn)行z移動(dòng)，則焦點(diǎn)P從表面3移動(dòng)到加工對(duì)象物1的內(nèi)部。焦點(diǎn)P在加工對(duì)象物1的內(nèi)部中的移動(dòng)量是Nz(N是加工對(duì)象物1對(duì)于激光L的折射率)。從而，通過考慮加工對(duì)象物1對(duì)于激光L的折射率使Z軸載物臺(tái)移動(dòng)，能夠控制加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置。即，把焦點(diǎn)P在加工對(duì)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(duì)象物1的內(nèi)部的距離(Nz)。使加工對(duì)象物1沿著厚度方向移動(dòng)通過用上述折射率(N)除該距離(Nz)得到的移動(dòng)量(z)。由此，能夠使焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)上述所希望的位置。
如在第1例中說明過的那樣，通過載物臺(tái)控制單元115根據(jù)焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，移動(dòng)控制Z軸載物臺(tái)113，使得可見光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)表面3。在可見光的焦點(diǎn)位于表面3的Z軸載物臺(tái)113的位置中，調(diào)整激光加工裝置1使得激光L的焦點(diǎn)P也位于表面3上。另外，總體控制單元127輸入并存儲(chǔ)在圖93以及圖94中說明過的移動(dòng)量(z)的數(shù)據(jù)。
其次，使用圖95，說明本實(shí)施形態(tài)的第9例中的激光加工方法。圖95是用于說明該激光加工方法的流程圖。加工對(duì)象物1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(cè)定加工對(duì)象物1的厚度。根據(jù)厚度的測(cè)定結(jié)果以及加工對(duì)象物1的折射率，決定加工對(duì)象物1的Z軸方向的移動(dòng)量(z)(S103)。該移動(dòng)量是為了使激光L的焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，以對(duì)于加工對(duì)象物1的表面3的激光L的焦點(diǎn)為基準(zhǔn)的加工對(duì)象物1的Z軸方向的移動(dòng)量。即，決定加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置?？紤]加工對(duì)象物1的厚度、材質(zhì)等決定焦點(diǎn)P的位置。在本實(shí)施形態(tài)中，使用用于使焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象于1的內(nèi)部的背面附近的第1移動(dòng)量的數(shù)據(jù)和用于使焦點(diǎn)P位于表面3附近的第2移動(dòng)量的數(shù)據(jù)。最初形成的熔融處理區(qū)使用第1移動(dòng)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(dòng)量的數(shù)據(jù)形成。這些移動(dòng)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(yùn)算了的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)使Z軸載物臺(tái)113進(jìn)行Z軸方向的移動(dòng)(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的焦點(diǎn)位于表面3上。在Z軸載物臺(tái)113的該位置中，脈沖激光L的焦點(diǎn)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(yùn)算包括切割預(yù)定線5的加工對(duì)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(jīng)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(yù)定線5附近的放大圖像。
在總體控制單元127中輸入預(yù)先在步驟S103中決定了的第1移動(dòng)量的數(shù)據(jù)，該移動(dòng)量的數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該移動(dòng)量的數(shù)據(jù)，通過Z軸載物臺(tái)113使加工對(duì)象物1沿著Z軸方向移動(dòng)，使得激光L的焦點(diǎn)P位于成為加工對(duì)象物1的內(nèi)部的位置(S111)。該內(nèi)部的位置是加工對(duì)象物1的背面附近。
接著，與圖15所示的第1例的步驟S113相同，沿著切割預(yù)定線5形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)(S113)。熔融處理區(qū)形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部中的背面附近。
接著，與步驟S111相同，根據(jù)第2移動(dòng)量的數(shù)據(jù)，由Z軸載物臺(tái)113使加工對(duì)象物1沿著Z軸方向移動(dòng)，使得激光L的焦點(diǎn)P位于成為加工對(duì)象物1的內(nèi)部的表面3附近的位置(S115)。而且，與步驟S113相同，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)(S117)。在該步驟中，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部的表面3附近形成熔融處理區(qū)。
最后，通過沿著切割預(yù)定線5彎曲加工對(duì)象物1，切割加工對(duì)象物1(S119)。由此，把加工對(duì)象物1分割成硅芯片。
說明本實(shí)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(gè)改質(zhì)區(qū)，增加切割加工對(duì)象物1時(shí)成為起點(diǎn)的位置。例如，在加工對(duì)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(duì)象物1是難以從改質(zhì)區(qū)生長(zhǎng)裂紋的材質(zhì)的情況下，只是1個(gè)沿著切割預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)則難以進(jìn)行加工對(duì)象物1的切割。從而，在這樣的情況下，通過像本實(shí)施形態(tài)這樣形成多個(gè)改質(zhì)區(qū)，能夠容易地切割加工對(duì)象物1。
本實(shí)施形態(tài)的第10例通過調(diào)節(jié)加工對(duì)象物的厚度方向中的激光的焦點(diǎn)位置，控制加工對(duì)象物的厚度方向中的改質(zhì)區(qū)的位置。
對(duì)于該位置控制以裂紋區(qū)為例進(jìn)行說明。圖96是使用本實(shí)施形態(tài)的第10例中的加工激光加工方法，在加工對(duì)象物物1的內(nèi)部形成了裂紋區(qū)9的加工對(duì)象物1的斜視圖。脈沖激光L的焦點(diǎn)越過加工對(duì)象物1的脈沖激光的表面(入射光面)3，對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部。而且在加工對(duì)象物1的厚度方向把焦點(diǎn)調(diào)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(yù)定線5在加工對(duì)象物1上照射脈沖激光L，則沿著切割預(yù)定線在加工對(duì)象物1的厚度一半的位置及其附近形成裂紋區(qū)9。
圖97是圖96所示的加工對(duì)象物1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(zhǎng)裂紋91。如果在加工對(duì)象物1的厚度方向，在厚度一半的位置及其附近形成裂紋區(qū)9，則例如在加工對(duì)象物1的厚度比較大的情況下，能夠使自然成長(zhǎng)的裂紋91與表面3(背面21)的距離比較長(zhǎng)。從而，沿著加工對(duì)象物1的切割預(yù)定線5的切割預(yù)定位置保持某種程度的強(qiáng)度。從而，在激光加工結(jié)束以后進(jìn)行加工對(duì)象物1的切割工序時(shí)，容易進(jìn)行加工對(duì)象物的處理。
圖98是包括與圖96同樣地使用本實(shí)施形態(tài)的第10例中的激光加工方法形成的裂紋區(qū)9的加工對(duì)象物1的斜視圖。在加工對(duì)象物1的厚度方向，在把脈沖激光L的焦點(diǎn)調(diào)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(duì)象物1的內(nèi)部中的表面3一側(cè)。圖99是圖98所示的加工對(duì)象物1的部分剖面圖。由于裂紋區(qū)9形成在表面3一側(cè)，因此自然生長(zhǎng)的裂紋91到達(dá)表面3或者其附近。從而，由于在表面3易于產(chǎn)生沿著切割預(yù)定線5的切割，因此能夠容易地切割加工對(duì)象物1。
特別是，在加工對(duì)象物1的表面3上形成著電子器件或者電極圖形的情況下，如果把裂紋區(qū)9形成在表面3附近，則能夠防止在加工對(duì)象物1的切割時(shí)損傷電子器件等。即，通過使裂紋91從裂紋區(qū)9向加工對(duì)象物1的表面3以及背面21的方向生長(zhǎng)，切割加工對(duì)象物1。既有只是裂紋91的自然生長(zhǎng)就能夠進(jìn)行切割的情況，也有除去裂紋91的自然生長(zhǎng)以外人為地使裂紋91生長(zhǎng)進(jìn)行切割的情況。如果裂紋區(qū)9與表面3的距離比較長(zhǎng)，則在表面3一側(cè)裂紋91的生長(zhǎng)方向的偏移加大。由此，裂紋91有時(shí)到達(dá)電子器件等的形成區(qū)，由于該到達(dá)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(zhǎng)方向的偏移。從而，能夠不損傷電子器件等進(jìn)行切割。但是，如果在過于接近表面3的位置形成裂紋區(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(jī)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。
另外，還能夠在加工對(duì)象物1的厚度方向把脈沖激光L的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)到從厚度一半的位置遠(yuǎn)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(duì)象物1的內(nèi)部中的背面21一側(cè)。
圖100是包括與圖96同樣地使用了本實(shí)施形態(tài)的第10例中的激光加工方法形成的裂紋區(qū)9的加工對(duì)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(duì)象物1的厚度方向把脈沖激光L的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)到從厚度一半的位置遠(yuǎn)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(diǎn)調(diào)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(duì)象物1例如是半導(dǎo)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(gè)裂紋區(qū)9。由此，在半導(dǎo)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(diǎn)分割成各個(gè)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(duì)象物1的厚度方向中的位置都相同，則產(chǎn)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，在正交的位置妨礙加工對(duì)象物1的精密的切割。
與此不同，如圖100所示，在加工對(duì)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(jìn)行加工對(duì)象物1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(jīng)形成的裂紋區(qū)9的表面(入射面)3一側(cè)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21一側(cè)形成后面形成的裂紋區(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(chǎng)所的位置，在后面形成的裂紋區(qū)9形成時(shí)所照射的脈沖激光L由前面已經(jīng)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(chǎng)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(chǎn)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3一側(cè)形成后面形成的裂紋區(qū)9，則由于在成為上述正交場(chǎng)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(shí)施形態(tài)的第10例，則通過調(diào)節(jié)加工對(duì)象物的厚度方向中的激光的焦點(diǎn)位置，能夠控制加工對(duì)象物的厚度方向中的改質(zhì)區(qū)的位置。通過考慮加工對(duì)象物的厚度或者材質(zhì)等改變焦點(diǎn)位置，能夠進(jìn)行與加工對(duì)象物相對(duì)應(yīng)的激光加工。
另外，對(duì)于能夠進(jìn)行改質(zhì)區(qū)的位置控制，以裂紋區(qū)的情況進(jìn)行了說明，而即使在熔融處理區(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(duì)于脈沖激光進(jìn)行了說明，而對(duì)于連續(xù)波激光可以說也是相同的。
本實(shí)施形態(tài)的第10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(jié)構(gòu)。在第10例中，由Z軸載物臺(tái)113調(diào)節(jié)加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置。由此，例如，能夠把焦點(diǎn)P在加工對(duì)象物1的厚度方向中，調(diào)節(jié)到從厚度一半的位置接近或者遠(yuǎn)離入射面(表面3)的位置，或者調(diào)節(jié)到厚度的大致一半的位置。另外，通過使聚光用透鏡105沿著Z軸方向移動(dòng)，也能夠進(jìn)行這些調(diào)節(jié)或者使激光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部。從而，在本發(fā)明中，由于存在加工對(duì)象物1沿著其厚度方向移動(dòng)的情況以及聚光用透鏡105沿著加工對(duì)象物1的厚度方向移動(dòng)的情況，因此加工對(duì)象物1的厚度方向中的加工對(duì)象物1的移動(dòng)量作為相對(duì)移動(dòng)量或者其它的相對(duì)移動(dòng)量。
由Z軸載物臺(tái)進(jìn)行的加工對(duì)象物的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置調(diào)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(yùn)算用于使觀察用光源117發(fā)生的可見光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)表面3的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，載物臺(tái)控制單元115通過移動(dòng)控制Z軸載物臺(tái)113，使得可見光的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)表面3。在使可見光的焦點(diǎn)位于表面3上的Z軸載物臺(tái)113的位置，激光加工裝置1調(diào)整激光L的焦點(diǎn)P使得也位于表面3上。從而，焦點(diǎn)數(shù)據(jù)是為了使焦點(diǎn)P位于表面(入射面)3所必需的加工對(duì)象物1的厚度方向中的加工對(duì)象物1的其它相對(duì)移動(dòng)量的一個(gè)例子。攝影數(shù)據(jù)處理單元125具有運(yùn)算其它的相對(duì)移動(dòng)量的功能。
總體控制單元127輸入并存儲(chǔ)在圖93以及圖94說明過的移動(dòng)量(z)的數(shù)據(jù)。即，總體控制單元127具有存儲(chǔ)加工對(duì)象物1的厚度方向中的加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的功能?？傮w控制單元127由載物臺(tái)控制單元115以及Z軸載物臺(tái)113，在加工對(duì)象物1的厚度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)由聚光用透鏡105聚光了的脈沖激光的焦點(diǎn)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例中的激光加工方法的流程圖說明本實(shí)施形態(tài)的第10例中的激光加工方法。加工對(duì)象物1是硅晶片。
步驟S101與圖15所示的第1例的步驟S101相同。接著，與圖15所示的第1例的步驟S103相同，測(cè)定加工對(duì)象物1的厚度。根據(jù)厚度的測(cè)定結(jié)果以及加工對(duì)象物1的折射率，決定加工對(duì)象物1的Z軸方向的移動(dòng)量(z)(S103)。該移動(dòng)量是為了使激光L的焦點(diǎn)P位于加工對(duì)象物1的內(nèi)部，以位于加工對(duì)象物1的表面3的激光L的焦點(diǎn)為基準(zhǔn)的加工對(duì)象物1的Z軸方向的移動(dòng)量。即，決定加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置。Z軸方向的移動(dòng)量(z)是加工對(duì)象物1的厚度方向中的加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)的一個(gè)例子?？紤]加工對(duì)象物1的厚度、材質(zhì)、加工的效果(例如加工對(duì)象物的處理容易，能夠容易地切割)等決定焦點(diǎn)P的位置。該移動(dòng)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1例的步驟S105以及107相同。在步驟S107中運(yùn)算的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)是加工對(duì)象物1的Z軸方向的其它的相對(duì)移動(dòng)量的數(shù)據(jù)。
該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)使Z軸載物臺(tái)113進(jìn)行Z軸方向的移動(dòng)(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的焦點(diǎn)位于表面3上。在Z軸載物臺(tái)113的該位置，脈沖激光L的焦點(diǎn)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(yùn)算包括切割預(yù)定線5的加工對(duì)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(jīng)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(yù)定線5附近的放大圖像。
在總體控制單元127中預(yù)先輸入在步驟S103中決定了的相對(duì)移動(dòng)量數(shù)據(jù)，該移動(dòng)量數(shù)據(jù)傳送到載物臺(tái)控制單元115。載物臺(tái)控制單元115根據(jù)該移動(dòng)量數(shù)據(jù)，由Z軸載物臺(tái)113使加工對(duì)象物1沿著Z軸方向移動(dòng)，使得激光L的焦點(diǎn)P位于成為加工對(duì)象物1的內(nèi)部的位置(S111)。
步驟S113以及步驟S115與圖15所示的步驟S113以及步驟S115相同。根據(jù)以上過程，把加工對(duì)象物1分割成硅芯片。
說明本實(shí)施形態(tài)的第10例的效果。如果依據(jù)第10例，則調(diào)節(jié)加工對(duì)象物1的厚度方向中的焦點(diǎn)P的位置，在加工對(duì)象物1上照射脈沖激光L，形成改質(zhì)區(qū)。由此，能夠控制加工對(duì)象物1的厚度方向中的改質(zhì)區(qū)的位置。從而，通過根據(jù)加工對(duì)象物1的材質(zhì)、厚度、加工效果等，改變加工對(duì)象物1的厚度方向中的改質(zhì)區(qū)的位置，能夠進(jìn)行與加工對(duì)象物1相對(duì)應(yīng)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(duì)象物的表面上不發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)定線的分割，切割加工對(duì)象物。從而，能夠提高通過切割加工對(duì)象物制作的產(chǎn)品(例如，半導(dǎo)體芯片，壓電器件芯片，液晶等顯示裝置)的成品率或者生產(chǎn)性。
權(quán)利要求
1.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
2.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括裂紋區(qū)的改質(zhì)區(qū)，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
3.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括熔融處理區(qū)的改質(zhì)區(qū)，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
4.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成包括折射率發(fā)生了變化的折射率變化區(qū)的改質(zhì)區(qū)，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向發(fā)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于從所述激光光源出射的激光包含脈沖激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所謂所述加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，是把1個(gè)激光光源出射的激光聚光，在所述加工物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所謂所述加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，是把從多個(gè)激光光源出射的各個(gè)激光在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，從不同方向進(jìn)行照射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述多個(gè)激光光源出射的各個(gè)激光從所述加工對(duì)象物的表面入射。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述多個(gè)激光光源包括出射從所述加工對(duì)象物的表面入射的激光的激光光源和出射從所述加工對(duì)象物的背面入射的激光的激光光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述多個(gè)激光光源包括沿著所述切割預(yù)定線成列陣形配置的激光光源的光源單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于相對(duì)于在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)的激光的焦點(diǎn)，移動(dòng)所述加工對(duì)象物形成所述改質(zhì)區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述加工對(duì)象物包括玻璃。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～11的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述加工對(duì)象物包括壓電材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～11的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述加工對(duì)象物包括半導(dǎo)體材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于所述加工對(duì)象物是對(duì)所照射的激光具有透射性的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在所述加工對(duì)象物的表面形成了電子器件或電極圖形。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～16的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于通過對(duì)所述加工對(duì)象物施加力，以所述切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，沿所述切割預(yù)定線切割所述加工對(duì)象物。
18.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
19.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在壓電材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述改質(zhì)區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1～19的任一項(xiàng)所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在所述加工對(duì)象物的表面上形成有多個(gè)電路部分，在所述多個(gè)電路部分中相互鄰接的電路部分之間形成有間隙，在朝向該間隙的所述加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)激光的焦點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在所述多個(gè)電路部分中以不被激光照射的角度聚光激光。
22.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，在所述加工對(duì)象物內(nèi)部形成熔融處理區(qū)，該熔融處理區(qū)為由單晶結(jié)構(gòu)變成非晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、由單晶結(jié)構(gòu)變成多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、或者由單晶結(jié)構(gòu)變成包含非晶結(jié)構(gòu)以及多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域，并且沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在從所述加工對(duì)象物的激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中，由所述熔融處理區(qū)構(gòu)成切割起點(diǎn)區(qū)，以該切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
23.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向，形成多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成上述改質(zhì)區(qū)。
25.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向，形成包括裂紋區(qū)的改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射光面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成所述改質(zhì)區(qū)。
27.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向，形成包括熔融處理區(qū)的改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成所述改質(zhì)區(qū)。
29.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在晶片狀加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向，形成包括折射率發(fā)生了變化的折射率變化區(qū)的改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成上述改質(zhì)區(qū)。
31.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向形成改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成所述改質(zhì)區(qū)。
33.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在壓電材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)處的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向形成改質(zhì)區(qū)，以該改質(zhì)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成所述改質(zhì)區(qū)。
35.一種加工對(duì)象物切割方法，特征在于在半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光，沿著所述加工對(duì)象物的切割預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物內(nèi)部沿著所述加工對(duì)象物的激光入射面的方向，形成熔融處理區(qū)，該熔融處理區(qū)為單晶結(jié)構(gòu)變成非晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、由單晶結(jié)構(gòu)變成多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、或者由單晶結(jié)構(gòu)變成包括非晶結(jié)構(gòu)以及多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域，以所述熔融處理區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，切割所述加工對(duì)象物。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于在從所述激光入射面到離開該入射面一定距離的位置之間的區(qū)域中形成所述改質(zhì)區(qū)。
37.根據(jù)權(quán)利要求22所述的加工對(duì)象物切割方法，特征在于通過對(duì)所述加工對(duì)象物施加力，以上述切割起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，使得向所述加工對(duì)象物的厚度方向產(chǎn)生割裂，沿上述切割預(yù)定線切割上述加工對(duì)象物。
全文摘要
能夠在加工對(duì)象物的表面上進(jìn)行不發(fā)生熔融或者偏離切割預(yù)定線的分割的激光加工方法以及激光加工裝置，其中，在引起多光子吸收的條件下而且在加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)(P)，在加工對(duì)象物(1)的表面(3)的切割預(yù)定線(5)上照射脈沖激光(L)，通過使焦點(diǎn)(P)沿著切割預(yù)定線(5)移動(dòng)，沿著切割預(yù)定線(5)在加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)，通過從改質(zhì)區(qū)開始，沿著切割預(yù)定線(5)分割加工對(duì)象物(1)，能夠用比較小的力切割加工對(duì)象物(1)，由于在加工對(duì)象物1的表面(3)上幾乎不吸收照射的脈沖激光(L)，因此即使形成改質(zhì)區(qū)也不會(huì)熔融表面(3)。
文檔編號(hào)B23K26/40GK1683106SQ20051007207
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2001年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者福世文嗣, 福滿憲志, 山內(nèi)直己, 和久田敏光 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社