加工对象物切割方法

专利名称：加工对象物切割方法
技术领域：
本发明涉及在半导体材料基板，压电材料基板或者玻璃基板等加 工对象物的切割中使用的激光加工方法以及激光加工装置。
背景技术：
激光的应用之一是切割，由激光进行的一般的切割如下。例如， 在半导体晶片或者玻璃基板这样的加工对象物的切割位置，照射加工
对象物吸收的波长的激光，通过激光的吸收在切割的位置从切割对象 物的表面向背面进行加热熔融，切割加工对象物。但是，在该方法中， 在加工对象物的表面中成为切割位置的区域周围也被熔融。由此，在
加工对象物是半导体晶片的情况下，在形成于半导体晶片的表面的半 导体元件中，有可能熔融位于上述区域附近的半导体元件。
作为防止加工对象物的表面熔融的方法，例如有在特开 2000 - 219528号公报或者特开2000 - 15467号公报中公开的由激光进 行的切割方法。在这些公报的切割方法中，通过激光加热加工对象物 的切割位置，然后通过冷却加工对象物，使在加工对象物的切割位置 中产生热冲击，切割加工对象物。
但是，在这些公报的切割方法中，知果在加工对象物中产生的热 冲击大，则在加工对象物的表面，有可能发生偏离了切割预定线的切 割或者切割到没有进行激光照射的位置等的不必要的切割。由此，在 这些切割方法中不能够进行精密切割。特别是，在加工对象物是半导 体晶片、形成了液晶显示装置的玻璃基板或者形成了电极图形的玻璃 基板情况下，由于这些不必要的切割，有可能损伤半导体芯片、液晶 显示装置或者电极图形。另外，在这些切割方法中，由于平均输入功 率大，因此对于半导体芯片等的热损伤也大。

发明内容
本发明的目的在于提供在加工对象物的表面不发生不必要的切 割而且不熔融其表面的激光加工方法以及激光加工装置。
(1)本发明的激光加工方法特征在于具备在加工对象物的内部 对准焦点照射激光，沿着加工对象物的切割预定线，在加工对象物的 内部形成由多光子吸收产生的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则通过在加工对象物的内部对 准焦点照射激光，而且利用多光子吸收这样的现象，在加工对象物的 内部形成改质区，如果在加工对象物的切割位置有某些起点，则能够 用比较小的力分割加工对象物进行切割。如果依据本发明的激光加工 方法，则通过把改质区作为起点，沿着切割预定线分割加工对象物， 能够切割加工对象物。由此，由于能够用比较小的力切割加工对象物， 因此能够在加工对象物的表面不发生偏离切割预定线的不必要的切割 而进行加工对象物的切割。
另外，如果依据本发明的激光加工方法，则在加工对象物的内部 局部地发生多光子吸收形成改质区.由此，由于在加工对象物的表面 几乎不吸收激光，因此不会熔融加工对象物的表面。另外，所谓焦点 是激光聚光的位置。切割预定线既可以是在加工对象物的表面或者内
部实际引出的线，也可以是假设的线。以上说明(1)在后面说明的(2)~ (6)中也将涉及。
本发明的激光加工方法特征在于具备在加工对象物的内部对准 焦点，在焦点中的峰值功率密度为lx10s(w/cm2)以上而且脉冲宽 度为1/js以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在加 工对象物的内部形成包括裂紋区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准焦 点，在焦点中的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上而且脉冲宽度 为IMS以下的条件下照射激光。因此，在加工对象物的内部发生由多 光子吸收引起的光损伤的现象。由于该光损伤在加工对象物的内部感应热畸变，由此在加工对象物的内部形成裂紋区。由于该裂紋区是上 述改质区的一个例子，因此如果依据本发明的激光加工方法，则能够 进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割预定线的不必要 的分割的激光加工。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括 玻璃的部件。另外，所谓峰值功率密度指的是脉冲激光的焦点的电场 强度。
本发明的激光加工方法的特征在于具备在加工对象物的内部对
准焦点，在焦点中的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上而且脉沖 宽度为1ms以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在 加工对象物的内部形成包括熔融处理区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准焦 点，在焦点中的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上而且脉冲宽度 为lns以下的条件下照射激光。由此，加工对象物的内部通过多光子 吸收局部地进行加热。通过该加热在加工对象物的内部形成熔融处理 区。由于该熔融处理区是上述改质区的一个例子，因此如果依据本发 明的激光加工方法，则能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或 者偏离切割预定线的不必要的分割的激光加工。作为该激光加工方法 的加工对象物，例如是包括半导体材料的部件。
本发明的激光加工方法的特征在于具备在加工对象物的内部对 准焦点，在焦点中的峰值功率密度为1 xl08(W/cm2)以上而且脉冲 宽度为lfis以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在 加工对象物的内部形成包括作为折射率发生变化的区域的折射率变化 区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准焦 点，在焦点中的峰值功率密度为1 x108(W/cm2)以上而且脉冲宽度 为Ins以下的条件下照射激光。像本发明这样，如果使脉冲宽度极短， 使得在加工对象物的内部引起多光子吸收，则由多光子吸收产生的功 率不转化为热能，在加工对象物的内部形成感应离子价变化、结晶或 者分极取向等永久的构造变化，形成折射率变化区。该折射率变化区由于是上述改质区的一个例子，因此如果依据本发明的激光加工方法， 则能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割预定线的 不必要的分割的激光加工。作为该激光加工方法的加工对象物，例如 是包括玻璃的部件。
能够在上述本发明的激光加工方法中适用的形态如下。从激光光 源出射的激光能够包含脉冲激光。如果依据脉冲激光，则由于在空间 而且时间上使激光的功率集中，因此即使激光光源是l个，也能够使 激光的焦点的电场强度(峰值功率密度)成为能够发生多光子吸收的 大小。
所谓在加工对象物的内部激光的照射激光，能够例示把从l个激 光光源出射的激光聚光，在加工对象物的内部聚光照射激光。如果这 样做，则由于使激光聚光，因此即使激光光源是l个，也能够使激光 的焦点的电场强度成为能够发生多光子吸收的大小。
所谓在加工对象物的内部聚光照射激光，能够例示把从多个激光 光源出射的各个激光在加工对象物的内部对准焦点，从不同方向进行 照射。如果这样做，则由于使用多个激光光源，则能够使激光的焦点 的电场强度成为能够发生多光子吸收的大小。由此，与脉冲激光相比 较，即使是瞬时功率小的连续波激光也能够形成改质区。从多个激光 光源出射的各个激光也可以从加工对象物的表面入射。另外，多个激 光光源也可以包括出射从加工对象物的表面入射的激光的激光光源和 出射从加工对象物的背面入射的激光的激光光源。多个激光光源也可 以包括沿着切割预定线阵列形地配置了激光光源的光源单元。如果这 样做，则由于沿着切割预定线同时形成多个焦点，因此能够使加工速 度提高。
改质区通过对于在加工对象物的内部对准了的激光点的焦点，相 对地移动加工对象物而形成。如果这样做，则通过上迷相对地移动， 沿着加工对象物的表面上的切割预定线在加工对象物的内部形成改质 区。
在形成改质区的工序以后，还可以具备沿着切割预定线切割加工对象物的切割工序。在改质区形成工序中不能够切割加工对象物的情 况下，由该切割工序切割加工对象物。切割工序由于把改质区作为起 点分割加工对象物，因此能够用比较小的力切割加工对象物。由此， 能够进行在加工对象物的表面不会发生偏离切割预定线的不必要的分 割的加工对象物的切割。
作为加工对象物，例示了包括玻璃、压电材料以及半导体材料的 部件。另外，作为加工对象物，还有具有所照射的激光的透射性的部 件。另外，该激光加工方法能够在表面形成了电子器件或者电极图形 的加工对象物中适用。所谓电子器件，指的是半导体元件、液晶等显 示装置、压电元件等。
本发明的激光加工方法的特征在于具备在半导体材料的内部对
准焦点，在焦点中的峰值功率密度为1 ><io8(W/cm2)以上而且脉冲 宽度为IPS以下的条件下照射激光，沿着半导体材料的切割预定线在 半导体材料的内部形成改质区的工序。另外，本发明的激光加工方法 的特征在于在压电材料的内部对准焦点，在焦点中的峰值功率密度为 1 xio8 ( W/cm2)以上而且脉冲宽度为lns以下的条件下照射激光， 沿着压电材料的切割预定线在压电材料的内部形成的改质区的工序。 如果依据这些激光加工方法，则根据与上述本发明的激光加工方法相 同的理由，能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割 预定线的不必要的分割的激光加工。
在本发明的激光加工方法中，能够在加工对象物的表面上形成多 个电路部分，在与形成于多个电路部分中的邻接的电路部分之间的间 距面对的加工对象物的内部对准激光的焦点。如果这样做，则在形成 于邻接的电路部分之间的间距的位置，能够可靠地切割加工对象物。
在本发明的激光加工方法中，能够在多个电路部分中以不被照射 激光的角度聚光激光。如果这样做，则能够防止激光入射到电路部分 中，能够保护电路部分不被激光照射。
本发明的激光加工方法的特征在于具备在半导体材料的内部对 准焦点照射激光，沿着半导体材料的切割预定线在半导体材料的内部
13形成熔融处理区的工序.如果依据本发明的激光加工方法，则根据与 上述相同的理由，能够进行在加工对象物的表面不会发生不必要的分 割而且不会熔融其表面的激光加工。另外，熔融处理区的形成既有多 光子吸收的原因，也有其它的原因。
(2)本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物 上照射激光，使得成为1以外的椭圓率的椭圃偏振光的激光的焦点对 准在加工对象物的内部，而且表示激光的椭圆偏振光的椭圃的长轴沿 着加工对象物的切割预定线，沿着切割预定线在加工对象物的内部形 成由多光子吸收产生的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则通过在加工对象物上照射激 光，使得表示激光的椭国偏振光的椭圆的长轴沿着加工对象物的切割 预定线，形成改质区。如果依据本发明，则可知如果使用成为椭圆偏 振光的激光，则沿着表示椭圓偏振光的椭圃的长轴方向(即，偏振光 的倾斜强的方向)促进改质区的形成。由此，如果在加工对象物上照 射激光，使得表示椭圆偏振光的椭圃的长轴方向沿着加工对象物的切 割预定线，形成改质区，则能够沿着切割预定线有效地形成改质区。 从而，如果依据本发明的激光加工方法，则能够使加工对象物的加工 速度提高。
另外，如果依据本发明的激光加工方法，则由于在沿着切割预定 线的方向以外抑制改质区的形成，因此能够沿着切割预定线精密地切 割加工对象物。
这里，所谓椭圓率是椭圃的短轴长度的一半/长轴长度的一半。 激光的椭圆率越小，越能够促进沿着切割预定线的方向形成改质区， 而且越能够抑制除此以外方向的形成。椭圆率能够考虑加工对象物的 厚度或者材质等确定。线偏振光是椭圆率为O的椭圓偏振光.
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在焦点中的峰值功 率密度为1 x108 ( W/cm2)以上而且脉冲宽度为lps以下的条件下 照射激光，使得把成为1以外的椭圆率的椭圃偏振光的激光焦点对准 在加工对象物的内部，而且表示激光的椭圆偏振光的椭圃的长轴沿着加工对象物的切割预定线，沿着切割预定线在加工对象物的内部形成 包括裂紋区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则由于在加工对象物上照射激 光使得表示激光的椭圃偏振光的椭圆的长轴沿着加工对象物的切割预 定线，因此与上述本发明的激光加工方法相同，能够有效地形成改质 区，另外，能够沿着加工预定线精密切割加工对象物。
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在焦点中的峰值功
率密度为1 x108 (W/cm2)以上而且脉冲宽度为lps以下的条件下 照射激光，使得把成为1以外的椭圃率的椭圓偏振光的激光焦点对准 在加工对象物的内部，而且表示激光的椭圓偏振光的椭圆的长轴沿着 加工对象物的切割预定线，沿着切割预定线在加工对象物的内部形成 包括熔融处理区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则由于在加工对象物上照射激 光使得表示激光的椭圃偏振光的椭圆的长轴沿着加工对象物的切割预 定线，因此与上述本发明的激光加工方法相同，能够有效地形成改质 区，另外，能够沿着加工预定线精密切割加工对象物'
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在焦点中的峰值功 率密度为1 x108 (W/cm2)以上而且脉冲宽度为1ms以下的条件下 照射激光，使得把成为1以外的椭圓率的椭圆偏振光的激光焦点对准 在加工对象物的内部，而且表示激光的椭圆偏振光的椭圃的长轴沿着 加工对象物的切割预定线，沿着切割预定线在加工对象物的内部形成 包括作为折射率变化的区域的折射率变化区的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则由于在加工对象物上照射激 光使得表示激光的椭圆偏振光的椭圓的长轴沿着加工对象物的切割预 定线，因此与上述本发明的激光加工方法相同，能够有效地形成改质 区，另外，能够沿着加工预定线精密地切割加工对象物。
能够适用上述本发明的激光加工方法的形态如下。
能够使用具有椭圆率为O的椭圆偏振光的激光。椭圃率为0时成 为线偏振光。如果依据线偏振光，则能够把改质区的沿着切割预定线方向的尺寸做成最大限度的同时把除此以外方向的尺寸做成最小限
度。另外，能够根据l/4波长板的方位角变化调节椭圆偏振光的椭圓 率。如果使用l/4波长板，则仅使方位角变化就能够调节椭圆率。
在形成改质区的工序以后，如果通过1/2波长板使激光的偏振 光旋转大致90。，在加工对象物上照射激光。另外，在形成改质区的 工序以后，能够以加工对象物的厚度方向为轴，使加工对象物旋转大 致90°,在加工对象物上照射激光。通过这些动作，能够在加工对象 物的内部形成在沿着加工对象物的表面的方向延伸而且与改质区交叉 的其它的改质区。从而，例如，能够有效地形成沿着X轴方向以及Y 轴方向的切割预定线的改质区。
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物上照 射激光，使得成为1以外的椭圃率的椭圆偏振光的激光的焦点对准在 加工对象物的内部，而且表示激光的椭圆偏振光的椭圆的长轴沿着加 工对象物的切割预定线，沿着切割预定线切割加工对象物的工序，
如果依据本发明激光加工方法，则在加工对象物的内部对准焦点 照射激光，使得表示激光的椭圃偏振光的椭圓的长轴沿着加工对象物 的切割预定线。由此，能够沿着切割预定线有效地切割加工对象物。 本发明的激光加工方法还可以通过使加工对象物吸收激光，加热熔融 加工对象物，切割加工对象物。另外，本发明的激光加工方法还可以 通过在加工对象物上照射激光使得发生多光子吸收，由此在加工对象 物的内部形成改质区，以改质区为起点切割加工对象物。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lps以 下的脉冲激光的激光光源；把从激光光源出射的脉冲激光调节为1以 外的椭圓率的椭圆偏振光的椭圆率调节装置；进行调节，使得表示由 椭圆率调节装置调节了的脉冲激光的椭圆偏振光的椭圓的长轴沿着加 工对象物的切割预定线的长轴调节装置；聚光脉冲激光，使得由长轴 调节装置调节了的脉冲激光的焦点的峰值功率密度成为1 xio8 ( W/ cm2)以上的聚光装置；把由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加 工对象物的内部的装置；沿着切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动
16的移动装置。
如果依据本发明的激光加工装置，则根据与上述本发明的激光加 工方法相同的理由，能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者 偏离切割预定线的不必要的分割的激光切割加工。另外，由于在加工 对象物上照射激光使得表示激光的椭圃偏振光的椭圆的长轴沿着加工
对象物的切割预定线，因此与上述本发明的激光加工方法相同，能够 有效地形成改质区，另外，能够沿着切割预定线精密地切割加工对象 物，
能够适用在上述本发明的激光加工装置中的形态如下。 能够具备把由椭圓率调节装置调节的脉冲激光的偏电光旋转大
致90。的90。旋转调节装置。另外，能够具备把以加工对象物的厚度 方向为轴放置加工对象物的载置台旋转大致90 。的旋转装置。根据这 些装置，能够使表示脉冲激光的椭圆偏振光的椭圆的长轴沿着在加工 对象物的表面的方向延伸，而且与切割预定线相交叉的方向延伸的其 它的切割预定线。从而，例如，能够有效地形成沿着X轴方向以及Y 轴方向的切割预定线的改质区。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lpm以 下而且具有线偏振光的脉冲激光的激光光源；进行调节使得从激光光 源出射的脉冲激光的线偏振光的朝向沿着加工对象物的切割预定线的 线偏振光调节装置；聚光脉冲激光使得由线偏振光调节装置调节了的 脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 xi08( W/cm"以上的聚光装置； 把由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装 置；沿着切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装置。
如果依据本发明的激光加工装置，则根据与上述本发明的激光加 工方法相同的理由，能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者 偏离切割预定线的不必要的分割的激光切割加工。另外，如果依据本 发明的激光加工装置，则与上述本发明的激光加工方法相同，能够有 效地形成改质区，另外，能够沿着切割预定线精密地切割加工对象物。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lnm以下的脉冲激光的激光光源；根据脉冲激光的容量大的输入，调节从激 光光源出射的脉冲激光的功率的大小的功率调节装置；聚光脉冲激光 使得从激光光源出射的脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 x108(w /cm2)以上的聚光装置；把由聚光装置聚光了的脉沖激光的焦点对准 加工对象物的内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光 的焦点相对移动的移动装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在 加工对象物上照射1个脉冲的脉沖激光，在加工对象物的内部形成l 个改质区，还具备预先存储由功率调节装置调节的脉冲激光的功率大 小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置；根据输入的脉冲 激光的功率大小从相关关系存储装置选择以该大小的功率形成的改质 点的尺寸的尺寸选择装置；显示由尺寸选择装置选择了的改质点的尺 寸的尺寸显示装置。
如果依据本发明，则可知能够进行控制使得如果减小脉沖激光的 功率则减小改质点，如果加大脉冲激光的功率则增大改质点。所谓改 质点是由1个脉冲的脉冲激光形成的改质部分，通过把改质点汇集构 成改质区。改质点的尺寸控制对于对象加工物的切割带来影响。即， 如果改质点过大，则沿着加工对象物的切割预定线的切割精度以及切 割面的平坦性恶化。另一方面，对于厚度大的加工对象物如果改质点 极小，则难以进行加工对象物的切割。如果依据本发明的激光加工装 置，则通过调节脉冲激光功率的大小，能够进行改质点的尺寸控制。 因此，能够沿着切割预定线精密地切割加工对象物，另外能够得到平 坦的切割面。
另外，本发明的激光加工装置具备预先存储了脉冲激光的功率大 小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置。根据输入的脉冲 激光的功率大小，从相关关系存储装置选择以该大小的功率形成的改 质点的尺寸，显示被选择的改质点的尺寸。由此，能够在激光加工之 前了解输入到激光加工装置中的脉冲激光的功率大小形成的改质点的 尺寸。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lps以下的脉冲激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从该激光光源出射的脉 冲激光的焦点的峰值功率密度为1 ><108(W/cm2)以上的聚光透镜； 根据数值孔径的大小的输入，调节包括聚光用透镜的光学系统的数值 孔径大小的数值孔径调节装置；把由聚光用透镜聚光了的脉冲激光的 焦点对准加工对象物的内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使 脉冲激光的焦点相对移动的移动装置，通过在加工对象物的内部对准 焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内 部形成l个改质区，还具备预先存储由数值孔径调节装置调节的脉沖 激光的数值孔径的大小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装 置；根据输入的数值孔径的大小从相关关系存储装置选择以该大小的 数值孔径形成的改质点的尺寸的尺寸选择装置；显示由尺寸选择装置 选择了的改质点的尺寸的尺寸显示装置。如果依据本发明，则可知能够进行控制使得如果增大包括聚光用 透镜的光学系的数值孔径的大小则减小改质点，如果减小该数值孔径 则增大改质点。由此，如果依据本发明的激光加工装置，则通过调节 包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小能够进行改质点的尺寸 控制。另外，本发明的激光加工装置具备预先存储了数值孔径的大小与 改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置。根据输入的数值孔径 的大小，从相关关系存储装置选择以该大小的数值孔径形成的改质点 的尺寸，显示被选择的改质点的尺寸。由此，能够在激光加工之前了 解根据输入到激光加工装置中的数值孔径的大小形成的改质点的尺 寸。本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ps以 下的脉冲激光的激光光源；包括多个使从激光光源出射的脉冲激光的 焦点的峰值功率密度成为1 ><108( W/cm2)以上那样把脉冲激光进行 聚光的聚光用透镜，而且能够选择多个聚光用透镜的透镜选择装置， 还具备包括多个聚光用透镜的光学系统的各个数值孔径不同，根据由 透镜选择装置选择的聚光用透镜把聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦 点相对移动的移动装置，在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象 物的照射l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成l个改质点， 还具备预先存储了包括多个聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小 与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置；根据包括所选择的 聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小从相关关系存储装置选择以 该大小的数值孔径形成的改质点的尺寸的尺寸选择装置；显示由尺寸 选择装置选择了的改质点的尺寸的尺寸显示装置。如果依据本发明的激光加工装置，则能够进行改质点的尺寸控 制。另外，能够在激光加工之前了解包括根据所选择的聚光用透镜的 光学系统的数值孔径的大小形成的改质点的尺寸。本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lns以 下的脉冲激光的激光光源；根据脉冲激光的功率大小的输入调节从激 光光源出射的脉冲激光的功率的大小的功率调节装置；聚光脉冲激光 使得从激光光源出射的脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 xio8 (w /cm2)以上的聚光用透镜；根据数值孔径的大小的输入调节包括聚光 用透镜的光学系统的数值孔径的大小的数值孔径调节装置；把由聚光 用透镜聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置；沿着 加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装置，通 过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉 冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，还具备预先存储了由 功率调节装置调节的脉冲激光的功率的大小以及由数值孔径调节装置 调节的数值孔径的大小的组与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存 储装置；根据所输入的脉冲激光的功率的大小以及所输入的数值孔径 的大小，从相关关系存储装置选择以这些大小形成的改质点的尺寸的 尺寸选择装置；显示由尺寸选择装置选择的改质点的尺寸的尺寸显示 装置'如果依据本发明的激光加工装置，则由于能够把功率的调节与数 值孔径的调节相组合，因此能够增加改质点的尺寸可控制的大小的种20类.另外，根据与上述本发明的激光加工装置相同的理由，能够在激 光加工之前了解改质点的尺寸.本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lns以下的脉冲激光的激光光源；根据脉冲激光的功率大小的输入，调节从 激光光源出射的脉冲激光的功率的大小的功率调节装置；包括多个使 从激光光源出射的脉沖激光的焦点的峰值功率密度成为1 x108 (w/ cm2)以上那样把脉冲激光进行聚光的聚光用透镜，而且能够选择多个 聚光用透镜的透镜选择装置，还具备包括多个聚光用透镜的光学系统 的各个数值孔径不同，根据由透镜选择装置选择的聚光用透镜把聚光 了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置；沿着加工对象物 的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装置，在加工对象物 的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激光，在加工 对象物的内部形成1个改质点，还具备预先存储了由功率调节装置调 节的脉冲激光的功率的大小以及包括多个聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小的组与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置； 根据所输入的脉冲激光的功率的大小以及包括所选择的聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小，从相关关系存储装置选择以这些大小形 成的改质点的尺寸的尺寸选择装置；显示由尺寸选择装置选择了的改 质点的尺寸的尺寸显示装置。如果依据本发明的激光加工装置，则根据与上迷本发明的激光加 工装置相同的理由，能够增加改质点的尺寸可控制的大小的种类，而 且能够在激光加工之前了解改质点的尺寸。以上所说明的激光加工装置能够具备生成由尺寸选择装置选择 了的尺寸的改质点的图像的图像生成装置；显示由图像生成装置生成 的图像的图像显示装置.如果依据这些装置，则能够在激光加工之前 视觉地把握所形成的改质点。本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为lps以 下的脉冲激光的激光光源；调节从激光光源出射的脉冲激光的功率大 小的功率调节装置；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 xio8(w/cm2)以上的聚光装置；把由聚光 装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置；沿着加 工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装置，在加 工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激光， 在加工对象物的内部形成1个改质点，还具备预先存储了由功率调节 装置调节的脉冲激光功率的大小与改质点的尺寸的相关关系的相关关 系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关关系存储装置选择能 够形成该尺寸的脉冲激光的功率的大小的功率选择装置，通过在加工 对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激光， 在加工对象物的内部形成1个改质点，还具备预先存储了由功率调节 装置调节的脉冲激光的功率大小与该质点的尺寸的相关关系的相关关 系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关关系存储装置选择能 够形成该尺寸的脉冲激光的功率的大小的功率选择装置，功率调节装 置调节从激光光源出射的脉冲激光功率的大小，使得成为由功率选择 装置选择的功率的大小。如果依据本发明的激光加工装置，则具备预先存储了脉冲激光的 功率大小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置。根据改质 点的尺寸的输入，从相关关系存储装置选择能够形成该尺寸的脉冲激 光功率的大小。功率调节装置调节从激光光源出射的脉冲激光的尺寸 的大小使得成为由功率选择装置选择了的容量的大小。由此，能够形 成所希望尺寸的改质点。本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ms以 下的脉沖激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 xl08 ( W/cm2)以上的聚光用透镜； 调节包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小的数值孔径调节装 置；把由聚光用透镜聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部 的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的 移动装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射 l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成l个改质点，还具备预先存储了由数值孔径调节装置调节的数值孔径的大小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关 关系存储装置选择能够形成该尺寸的数值孔径的大小的数值孔径选择 装置，数值孔径调节装置调节包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径 的大小使得成为由数值孔径选择装置选择了的数值孔径的大小。如果依据本发明的激光加工装置，则具备预先存储了数值孔径的 大小与改质点的尺寸的相关关系的相关关系存储装置。根据改质点的 尺寸的输入，从相关关系存储装置选择能够形成该尺寸的数值孔径的 大小。数值孔径调节装置调节包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径 的大小使得成为由数值孔径选择装置选择了的数值孔径的大小。由此， 能够形成所希望尺寸的改质点。本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ms以 下的脉冲激光的激光光源；包括多个使得从激光光源出射的脉冲激光 的焦点的峰值功率密度成为1 x108(W/cm2)以上那样聚光脉冲激光 的聚光用透镜，而且能够选择多个聚光用透镜的透镜选择装置，包括 多个聚光用透镜的光学系统的各个数值孔径不同，还具备把由透镜选 择装置选择了的聚光用透镜聚光的脉冲激光的焦点对准加工对象物的 内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移 动的移动装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上 照射l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，还 具备预先存储了多个聚光用透镜的数值孔径的大小与改质点的尺寸的 相关关系的相关关系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关关 系存储装置选择能够形成该尺寸的数值孔径的大小的数值孔径选择装 置，透镜选择装置进行多个聚光用透镜的选择，使得成为由数值孔径 选择装置所选择的数值孔径的大小。如果依据本发明的激光加工装置，则根据改质点的尺寸的输入， 从相关关系存储装置选择能够形成该尺寸的数值孔径的大小。透镜选 择装置进行多个聚光用透镜的选择使得成为由数值孔径选择装置所选 择的数值孔径的大小。由此，能够形成所希望尺寸的改质点。23本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为ips以
下的脉冲激光的激光光源；调节从激光光源出射的脉冲激光的功率大 小的功率调节装置；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲激光的 焦点的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上的聚光用透镜；调节包 括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小的数值孔径调节装置；把 由聚光用透镜聚光的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置； 沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装 置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉 沖的脉冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，还具备预先存 储了由功率调节装置调节的脉冲激光功率的大小以及由数值孔径调节 装置调节的数值孔径的大小的组与改质点的尺寸的相关关系的相关关 系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关关系存储装置选择能 够形成该尺寸的功率以及数值孔径的大小的组的组选择装置，功率调 节装置以及数值孔径调节装置调节从激光光源出射的脉冲激光的功率 大小以及包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小，使得成为由 组选择装置所选择的功率以及数值孔径的大小。
如果依据本发明的激光加工装置，则根据改质点的尺寸的输入， 从相关关系存储装置选择能够形成该尺寸的功率的大小以及数值孔径 的大小的组合。而且，分别调节从激光光源出射的脉沖激光功率的大 小以及包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大小，使得成为所选 择的功率的大小以及数值孔径的大小。由此，能够形成所希望尺寸的 改质点。另外，由于组合功率的大小以及数值孔径的大小，因此能够 增加改质点的尺寸可控制的大小的种类。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ms以 下的脉冲激光的激光光源；调节从上述激光光源出射的脉沖激光的功 率大小的功率调节装置；包括多个使得从激光光源出射的脉冲激光的 焦点的峰值功率密度为1 xio8( w/cm2)以上那样聚光脉沖激光的聚 光用透镜，而且能够选择多个聚光用透镜的透镜选择装置，包括多个 聚光用透镜的光学系统的每一个数值孔径不同，还具备把由透镜选择装置所选择的聚光用透镜聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的
内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移 动的移动装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上 照射l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，还 具备预先存储了由功率调节装置调节的脉冲激光的功率大小以及多个 聚光用透镜的数值孔径的大小的组与改质点的尺寸的相关关系的相关 关系存储装置；根据改质点的尺寸的输入，从相关关系存储装置选择 能够形成该尺寸的功率以及数值孔径的大小的组的组选择装置，功率 调节装置以及透镜选择装置进行从激光光源出射的脉冲激光的功率大 小的调节以及多个聚光用透镜的选择，使得成为由组选择装置所选择 的功率以及数值孔径的大小.
如果依据本发明的激光加工装置，则根据改质点的尺寸的输入， 从相关关系存储装置选择能够形成该尺寸的功率的大小以及数值孔径 的大小的組合。分别进行从激光光源出射的脉冲激光的功率大小的调 节以及多个聚光用透镜的选择，使得成为所选择的功率的大小以及数 值孔径的大小。另外，由于把功率的大小以及数值孔径的大小相组合， 因此能够增加改质点的尺寸的可控制大小的种类。
在本发明的激光加工装置中，能够具备显示由功率选择装置所选 择的功率大小的选择装置；显示由数值孔径选择装置所选择的数值孔 径的大小的选择装置；显示由组选择装置所选择的组合的功率大小以 及数值孔径的大小的显示装置。如果依据这些装置，则能够根据改质 点的尺寸的输入，了解激光加工装置动作时的功率、数值孔径。
在本发明的激光加工装置中，能够沿着切割预定线在加工对象物 的内部形成多个改质点。根据这些改质点规定改质区。改质区包括在 加工对象物的内部作为发生裂紋的区域的裂紋区，在加工对象物的内 部作为熔融处理的区域的熔融处理区以及在加工对象物的内部作为折 射率变化的区域的折射率变化区中的至少某一种。
另外，作为功率调节装置的形态，例如具有包括ND滤光片以及 偏振光滤光片中的至少某一种的形态。另外，还具有具备包括激光光
25源激励用激光器，而且激光加工装置控制激励用激光器的驱动电流的 驱动电流控制装置的形态。根据这些形态，能够调节脉沖激光的功率 的大小，另外，作为数值孔径调节装置的形态，例如有包括光束扩展 器以及可变光阑中的至少某一种的形态。
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物的内 部对准脉冲激光的焦点，在加工对象物上照射脉冲激光，沿着加工对 象物的切割预定线在加工对象物的内部形成由多光子吸收产生的改质
区的第1工序；进行调节使得脉冲激光的功率成为比第1工序大或者 小，而且通过在加工对象物的内部对准脉冲激光的焦点，在加工对象 物上照射脉冲激光，沿着加工对象物的另外的切割预定线在加工对象 物的内部形成由多光子吸收产生的其它的改质区的第2工序。
另外，本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物 的内部对准脉冲激光的焦点，在加工对象物上照射脉冲激光，沿着加 工对象物的切割预定线在加工对象物的内部形成由多光子吸收产生的 改质区的第1工序；进行调节使得把脉冲激光聚光的包括聚光用透镜 的光学系统的数值孔径比第1工序大或者小，而且通过在加工对象物 的内部对准脉冲激光的焦点，在加工对象物上照射脉冲激光，沿着加 工对象物的另外的切割预定线在加工对象物的内部形成由多光子吸收 产生的其它的改质区的第2工序，
如果依据本发明的激光加工方法，则例如在加工对象物的结晶方 位由于某种原因存在易于切割方向和难以切割的方向时，减小构成沿 着易于切割的方向形成的改质区的改质点的尺寸，加大构成沿着难以 切割的方向形成的其它的改质区的改质点的尺寸。由此，能够在易于 切割的方向得到平坦的切割面，另外在难以切割的方向也能够进行切 割。
(4)本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1
ps以下的脉冲激光的激光光源；根据输入频率的大小，调节从激光光 源出射的脉冲激光的重复频率的大小的频率调节装置；聚光脉冲激光 使得从激光光源出射的脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 xio8 (w/ 112)以上的聚光装置；把由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准 加工对象物的内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光 的焦点相对移动的移动装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在 加工对象物上照射i个脉沖的脉冲激光，在加工对象物的内部形成i 个改质点，通过在加工对象物的内部对准焦点而且沿着切割预定线使 焦点相对移动，在加工对象物上照射多个脉冲的脉冲激光，沿着切割 预定线，在加工对象物的内部形成多个改质点，还具备根据所输入的 频率的大小运算相邻的改质点之间的距离的距离运算装置；显示由距 离计算装置运算的距离的距离显示装置。
如果依据本发明，则在脉冲激光的焦点的相对移动速度一定的情 况下，可知能够控制成使得如果减小激光脉冲的重复频率，则由l个 脉冲的脉冲激光形成的改质部分(称为改质点)与由随后的1个脉沖 的脉冲激光形成的改质点之间的距离加大。反之，可知能够控制成使 得如果加大脉冲激光的重复频率则减小该距离。另外，在本说明书中， 该距离表现为相邻的改质点之间的距离或者间距。
由此，通过加大或者减小脉冲激光的重复频率调节，能够控制相 邻的改质点之间的距离。通过根据加工对象物的种类或者厚度等改变 该距离，能够进行与加工对象物相对应的切割加工。另外，通过沿着 切割预定线在加工对象物的内部形成多个改质点规定改质区。
另外，如果依据本发明的激光加工装置，则根据所输入的频率的 大小运算相邻的改质点之间的距离，显示所运算的距离。由此，对于 根据输入到激光加工装置中的频率的大小形成的改质点，能够在激光 加工之前能够了解相邻的改质点之间的距离.
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ps以 下的脉沖激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 >ao8(W/cm2)以上的聚光装置；把 由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置； 沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装 置；根据输入的速度的大小调节由移动装置进行的脉冲激光的焦点的
27相对移动速度的大小的速度调节装置通过在加工对象物的内部对准焦 点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部 形成1个改质点，通过在加工对象物的内部对准焦点，沿着切割预定 线使焦点相对移动，在加工对象物上照射多个脉冲的脉冲激光，沿着 切割预定线在加工对象物的内部形成多个改质点，还具备根据所输入
的速度的大小运算相邻的改质点之间的距离的距离运算装置；显示由 距离运转装置运算的距离的距离显示装置.
如果依据本发明，则在脉冲激光的重复频率一定的情况下，可知 能够控制成使得如果减小脉冲激光的焦点的相对移动速度则相邻的改 质点之间的距离减小，反之能够控制成使得如果加大脉冲激光的焦点 的相对移动速度则相邻的改质点之间的距离加大。由此，通过进行加 大或者減小脉冲激光的相对焦点的相对移动速度的调节，能够控制相 邻的改质点之间的距离。通过根据加工对象物的种类或者厚度等改变 该距离，能够进行与加工对象物相对应的切割加工。另外，作为脉冲 激光的焦点的相对移动，既可以固定脉冲激光的焦点使加工对象物移 动，也可以固定加工对象物使脉冲激光的焦点移动，还可以使双方都 移动。
另外，如果依据本发明的激光加工装置，则根据所输入的速度的 大小运算相邻的改质点之间的距离，显示所运算的距离。由此，对于 根据输入到激光加工装置中的速度的大小所形成的改质点，能够在激 光加工之前了解相邻的改质点之间的距离.
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ms以 下的脉冲激光的激光光源；根据输入频率的大小，调节从激光光源出 射的脉冲激光的重复频率的大小的频率调节装置；聚光脉冲激光使得 从激光光源出射的脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 x108 ( W/ cm2)以上的聚光装置；把由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加 工对象物的内部的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的 焦点相对移动的移动装置；根据输入的速度的大小调节由移动装置进 行的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小的速度调节装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉冲的脉冲激 光，在加工对象物的内部形成1个改质点，通过在加工对象物的内部 对准焦点，沿着切割预定线使焦点相对移动，在加工对象物上照射多 个脉冲的脉冲激光，沿着切割预定线在加工对象物的内部形成多个改 质点，还具备根据所输入的频率的大小和速度的大小运算相邻的改质
点之间的距离的距离运算装置；显示由距离运转装置运算的距离的距 离显示装置。
如果依据本发明的激光加工装置，则通过调节脉冲激光的重复频 率的大小以及脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小，能够控制相邻 的改质点之间的距离。通过组合这些调节，能够对于该距离增加可控 制的大小的种类。另外，如果依据本发明的激光加工装置，则能够在 激光加工之前了解相邻的改质点之间的距离。
在这些激光加工装置中，能够具备预先存储由激光加工装置形成 的改质点的尺寸的尺寸存储装置；根据存储在尺寸存储装置中的尺寸 和由距离运算装置运算了的距离，生成沿着切割预定线形成的多个改 质点的图像的图像生成装置；显示由图像形成装置生成的图像的图像 显示装置。如果依据这些装置，则能够在激光加工之前视觉地把握所 形成的多个改质点即改质区。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ps以 下的脉沖激光的激光光源；调节从激光光源出射的脉冲激光的重复频 率的大小的频率调节装置；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 x108(w/cm2)以上的聚光装置；把 由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置； 沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装 置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上照射1个脉 冲的脉沖激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，通过在加工对 象物的内部对准焦点，而且沿着切割预定线使焦点相对移动，在加工 对象物上照射多个脉冲的脉冲激光，沿着切割预定线在加工对象物的 内部形成多个改质点，还具备根据所输入的相邻的改质点之间的距离，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运算从激光光源出射的 脉冲激光的重复频率的大小的频率运算装置，频率调节装置调节从激 光光源出射的脉冲激光的重复频率的大小使得成为由频率运算装置所 运算的频率的大小。
如果依据本发明的激光加工装置，则根据所输入的相邻的改质点 之间的距离的大小，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运 算从激光光源出射的脉冲激光的重复频率的大小。频率调节装置调节 从激光光源出射的脉冲激光的重复频率的大小使得成为由频率运算装 置所运算的频率的大小。由此，能够使相邻的改质点之间的距离成为 所希望的大小。
在本发明的激光加工装置中，能够具备显示由频率运算装置所运 算的频率的大小的频率显示装置。如果依据该装置，则在根据相邻的 改质点之间的距离的大小使激光加工装置动作时，能够在激光加工之 前了解频率。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为IPS以
下的脉冲激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 xios(W/cm2)以上的聚光装置；把 由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置； 沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装 置；调节由移动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小的 速度调节装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上 照射l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，通 过在加工对象物的内部对准焦点，而且沿着切割预定线使焦点相对移 动，在加工对象物上照射多个脉冲的脉冲激光，沿着切對预定线在加 工对象物的内部形成多个改质点，还具备根据所输入的相邻的改质点 之间的距离，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运算由移 动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小的速度运算装 置，速度调节装置调节由移动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动 速度的大小使得成为由速度运算装置所运算的相对移动速度的大小。如果依据本发明的激光加工装置，则根据所输入的相邻的改质点 之间的距离的大小，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运 算由移动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小。速度调 节装置调节由移动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小 使得成为由速度运算装置所运算的相对移动速度的大小。由此，能够 使相邻的改质点之间的距离成为所希望的大小。
在本发明的激光加工装置中，能够具备显示由速度运算装置所运 算的相对移动速度的大小的速度显示装置。如果依据该装置，则在根 据所输入的相邻的改质点之间的距离的大小使激光加工装置动作时， 能够在激光加工之前了解相对移动速度。
本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为IPS以
下的脉冲激光的激光光源；调节从激光光源出射的脉冲激光的重复频 率的大小的频率调节装置；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上的聚光装置；把 由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装置； 沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦点相对移动的移动装 置；调节由移动装置产生的脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小的 速度调节装置，通过在加工对象物的内部对准焦点，在加工对象物上 照射l个脉冲的脉冲激光，在加工对象物的内部形成1个改质点，通 过在加工对象物的内部对准焦点，而且沿着切割预定线使焦点相对移 动，在加工对象物上照射多个脉冲的脉冲激光，沿着切割预定线在加 工对象物的内部形成多个改质点，还具备根据所输入的相邻的改质点 之间的距离，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运算从激 光光源出射的脉沖激光的重复频率的大小和由移动装置产生的脉冲激 光的焦点的相对移动速度的大小的组合的组合运算装置，频率调节装 置调节从激光光源出射的脉沖激光的重复频率的大小使得成为由组合 运算装置所运算的频率的大小，速度调节装置调节由移动装置产生的 脉冲激光的焦点的相对移动速度的大小使得成为由组合运算装置所运 算的相对移动速度的大小。如果依据本发明的激光加工装置，则根据所输入的相邻的改质点 之间的距离的大小，为了使相邻的改质点之间的距离成为该大小，运 算脉冲激光的重复频率的大小和脉冲激光的焦点的相对移动速度的大 小的组合，调节脉冲激光的重复频率的大小以及脉冲激光的焦点的相 对移动速度的大小，使得成为频率调节装置以及速度调节装置所运算 的组合的值。由此，能够使相邻的改质点之间的距离成为所希望的大 小。
在本发明的激光加工装置中，能够具备显示由组合运算装置所运 算的频率的大小以及相对移动速度的大小的显示装置。如果依据该装 置，则在根据所输入的相邻的改质点之间的距离的大小使激光加工装 置动作时，能够在激光加工之前了解频率和相对移动速度的组合。
根据上述所有的本发明的激光加工装置，能够沿着切割预定线在 加工对象物的内部形成多个改质点。根据这些改质点规定改质区。改
质区包括在加工对象物的内部作为发生了裂紋的区域的裂紋区，在加 工对象物的内部作为熔融处理了的区域的熔融处理区以及在加工对象
种。；' M ' '
如果依据上述所有的本发明的激光加工装置，则由于能够调节相 邻的改质点之间的距离，因此能够沿着切割预定线连续地形成或者断 续地形成改质区。如果连续地形成改质区，则与没有连续形成的情况 相比较，容易进行以改质区为起点的加工对象物的切割。如果断续地 形成改质区，则由于改质区沿着切割预定线不连续，因此切割预定线 的位置保持某种程度的强度。
(5)本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物 的内部对准焦点，在加工对象物上照射激光，沿着加工对象物的切割 预定线在加工对象物的内部形成由多光子吸收产生的改质区，而且， 通过改变在加工对象物上所照射的激光对于加工对象物的入射方向中 的激光的焦点的位置，使得沿着入射方向并列那样形成多个改质区的 工序。如果依据本发明的激光加工方法，则通过改变照射在加工对象物 上的激光对于加工对象物的入射方向中的激光的焦点的位置，使得沿 着入射方向并列那样形成多个改质区。因此，在切割加工对象物时能 够增加成为起点的位置.从而，即使在加工对象物的厚度比较大等的 情况下，也能够进行加工对象物的切割。另外，作为入射方向，例如 有加工对象物的厚度方向或者与厚度方向正交的方向。
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物的内 部对准激光的焦点，在加工对象物上照射激光，沿着加工对象物的切 割预定线，在加工对象物的内部形成改质区，而且，通过改变照射在 加工对象物上的激光对于加工对象物的入射方向中的激光的焦点的位 置，使得沿着入射方向并列那样形成多改质区的工序。另外，本发明 的激光加工方法的特征在于具备在激光的焦点中的峰值功率密度为1
x108 (w/ cm2)以上而且脉冲宽度为1 m s以下的条件下，通过在加 工对象物的内部对准激光的焦点，在加工对象物上照射激光，沿着加 工对象物的切割预定线在加工对象物的内部形成改质区，而且，通过 改变照射在加工对象物上的激光对于加工对象物的入射方向中的激光 的焦点的位置，使得沿着入射方向并列那样形成多个改质区的工序。
相同的理由，能够在加工对象物的表面不发生不必要的分割，而且能 够进行在其表面不熔融的激光加工，并且在切割加工对象物时增加成 为起点的位置。其中，改质区的形成既有多光子吸收的原因，也有其 它的原因。
在本发明的激光加工方法中具有以下的形态。
多个改质区能够从对于照射在加工对象物上的激光入射的加工 对象物的入射面远的地方开始顺序形成。由此，能够在入射面与激光 的焦点之间没有改质区的状态下形成多个改质区。由此，由于不存在 由已经形成的改质区散射激光，因此能够均匀地形成各个改质区。
另外，改质区包括在加工对象物的内部作为发生了裂紋的区域的 裂紋区，在内部作为熔融处理了的区域的熔融处理区以及在内部作为
33折射率发生的变化的区域的折射率变化区中的至少某一种。
本发明的激光加工方法的特征在于具备使激光的焦点越过加工 对象物的激光的入射面，对准加工对象物的内部，而且在加工对象物 的厚度方向，从厚度一半的位置调节到接近或者远离入射面的位置， 通过在加工对象物上照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在加工 对象物的内部形成由多光子吸收产生的改质区的工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则如果在加工对象物的厚度方 向使激光的焦点从厚度一半的位置调节到接近入射面的位置，则在加 工对象物的内部中的入射面(例如表面) 一側形成改质区，另一方面， 如果调节到远离入射面的位置，则在与加工对象物的内部中的入射面 相对的面(例如背面) 一侧形成改质区。如果在加工对象物的表面或 者背面发生沿着切割预定线的分割则能够容易地切割加工对象物。如 果依据本发明的激光加工方法，则能够在加工对象物的内部中的表面 一侧或者背面一側形成改质区。由此，由于能够容易地在表面或者背 面一侧形成沿着切割预定线的分割，因此能够容易地切割加工对象物。 其结果，如果依据本发明的激光加工方法则能够进行有效的切割。
在本发明的激光加工方法中，能够在入射面上形成电子器件以及 电极图形中的至少一方，能够在厚度方向把照射在加工对象物上的激 光的焦点从厚度一半的位置调节到接近入射面的位置。如果依据本发 明的激光加工方法，则通过在加工对象物的入射面(例如表面)以及 相对的面(例如背面)方向从改质区生长裂紋，切割加工对象物。如 果在入射面一側形成改质区，则由于改质区与入射面的距离比较短， 因此能够减小裂紋成长方向的偏移。由此，当在加工对象物的入射面 上形成电子器件或者电极图形时，能够不损伤电子器件进行切割。另 外，所谓电子器件指的是半导体元件、液晶等显示装置、压电元件等。
本发明的激光加工方法的特征在于具备通过在加工对象物的内 部对准激光的焦点，在加工对象物上照射激光，沿着加工对象物的切 割预定线在加工对象物的内部形成多光子吸收产生的改质区的第1工
序；在第1工序以后，通过在加工对象物的厚度方向，在加工对象物
34的内部使激光的焦点对准与第1工序中的激光的聚光位置不同的位 置，在加工对象物上照射激光，沿着加工对象物的另外的切割预定线， 在加工对象物的内部，与改质区立体交叉那样形成其它的改质区的第
2工序。
如果依据本发明的激光加工方法，则由于在加工对象物的切割面 之间交叉的切割中，在成为切割面之间的交叉场所的位置，改质区与 其它的改质区没有重叠，因此能够防止降低成为交叉场所的位置的切 割精度。由此，能够进行高精度的切割。
在本发明的激光加工方法中还能够从改质区的側面，在加工对象 物的激光的入射面一側形成其它的改质区。由此，在成为交叉场所的 位置，在其它的改质区形成时由于不会由改质区散射所照射的激光， 因此能够均匀地形成其它的改质区。
在以上说明的本发明的激光加工方法中具有以下的形态。
通过把在加工对象物上照射激光的条件取为激光的焦点中的峰 值功率密度为1 x108 (W/cm2)以上，脉冲宽度为1ms以下，还能 够在加工对象物的内部形成包括裂紋区的改质区。如果这样做，则在 加工对象物的内部将发生由多光子吸收产生的光损伤的现象。根据该 光损伤，在加工对象物的内部感应热畸变，由此在加工对象物的内部 形成裂紋区。该裂紋区是上述改质区的一个例子。作为该激光加工方 法的加工对象物，例如是包括玻璃的部件。另外，所谓峰值功率密度 指的是脉冲激光的焦点的电场强度。
通过把在加工对象物上照射激光的条件取为激光的焦点中的峰 值功率密度为1 x108 (W/cm2)以上，脉冲宽度为1ms以下，还能 够在加工对象物的内部形成包括熔融处理区的改质区。如果这样做， 则加工对象物的内部通过多光子吸收被局部地加热。通过该加热在加 工对象的内部形成熔融处理区。该熔融处理区是上述改质区的一个例 子。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括半导体材料的部 件。
通过把在加工对象物上照射激光的条件取为激光的焦点中的峰值功率密度为1 x108 (W/cm2)以上，脉冲宽度为liis以下，还能 够在加工对象物的内部形成包括作为折射率变化的区域的折射率变化 区的改质区。这样，如果使脉冲宽度极短，在加工对象物的内部引起 多光子吸收，则由多光子吸收产生的功率不转化为热能，而是在加工 对象物的内部感应离子价变化、结晶或者分极取向状态等的永久的构 造变化，生成折射率变化区。该折射率变化区是上述改质区的一个例 子。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括玻璃的部件。
在加工对象物上照射的激光的焦点在厚度方向的位置调节能够 包括通过把在加工对象物上照射的激光的焦点在厚度方向中的所希望 的位置作为从入射面到内部的距离，用加工对象物对于在加工对象物 上照射的激光的折射率除该距离，运算厚度方向中的加工对象物的相 对移动量的数据的运算工序；为了使在加工对象物上照射的激光的焦 点位于入射面上，运算所必需的厚度方向中的加工对象物的其它的相
对移动量的数据的其它的运算工序；根据其它的相对移动量的数据使 加工对象物沿着厚度方向相对移动的移动工序；在移动工序以后，根 据相对移动量的数据使加工对象物沿着厚度方向相对移动的其它的移 动工序。如果这样做，则能够以入射面为基准，把加工对象物的厚度 方向中的激光的焦点的位置调节到加工对象物的内部的预定位置。即， 在以入射面为基准的情况下，加工对象物的厚度方向中的加工对象物 的相对移动量和加工对象物对于在加工对象物上照射的激光的折射率 之积成为从入射面到激光的焦点的距离。从而，如果使加工对象物移 动到通过用上述折射率除从入射面到加工对象物的内部的距离得到的 相对移动量，则能够使激光的焦点对准加工对象物的厚度方向中的所 希望的位置。 本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1ms以 下的脉冲激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的脉冲 激光的焦点的峰值功率密度为1 xio8(W/cm2)以上的聚光装置；沿 着加工对象物的切割预定线使得由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点
相对移动的移动装置；作为用于把由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的所希望的位置的厚度方向中的加工对象物 的相对移动量的数据，存储把所希望的位置作为从由激光光源出射的 脉冲激光入射到加工对象物的入射面到内部的距离，通过用加工对象 物对于从激光光源出射的脉冲激光的折射率除该距离得到的相对移动
量的数据的存储装置；为了使由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对 准入射面，运算所必需的厚度方向中的加工对象物的其它的相对移动 量的数据的运算装置；根据由存储装置存储的相对移动量的数据以及 由运算装置运算了的其它的相对移动量的数据，使加工对象物沿着厚 度方向相对移动的其它的移动装置。
另外，本发明的激光加工装置的特征在于具备出射脉冲宽度为1 ms以下的脉冲激光的激光光源；聚光脉冲激光使得从激光光源出射的 脉冲激光的焦点的峰值功率密度为1 xi08( W/cm"以上的聚光装置； 使得由聚光装置聚光了的脉冲激光的焦点对准加工对象物的内部的装 置；在加工对象物的厚度的范围内调节由聚光装置聚光了的脉冲激光 的焦点的位置的装置；沿着加工对象物的切割预定线使脉冲激光的焦 点相对移动的移动装置。
如果依据这些本发明的激光加工装置，则根据与上述本发明的激 光加工方法相同的理由，能够进行在加工对象物的表面不发生熔融或 者偏离切割预定线的不必要的分割的激光加工，或者能够进行在加工 对象物的内部控制了加工对象物的厚度方向中的脉冲激光的焦点的位 置的激光加工。


图l是用本实施形态的激光加工方法正在进行加工的加工对象物 的平面图。
图2是沿着图l所示的加工对象物的II一II线的剖面图。 图3是用本实施形态的激光加工方法进行激光加工以后的加工对 象物的平面图。
图4是沿着图3所示的加工对象物的IV—IV线的剖面图。
37图5是沿着图3所示的加工对象物的V—V线的剖面图。 图6是用本实施形态的激光加工方法切割了的加工对象物的平面图。
图7是示出本实施形态的激光加工方法中的电场强度与裂紋大小 的关系的曲线图。
图8是本实施形态的激光加工方法的第1工序中的加工对象物的 剖面图。
图9是本实施形态的激光加工方法的第2工序中的加工对象物的 剖面图。
图10是本实施形态的激光加工方法的第3工序中的加工对象物 的剖面图。
图11是本实施形态的激光加工方法的第4工序中的加工对象物 的剖面闺。
图12示出了用本实施形态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。
图13是示出本实施形态的激光加工方法中的激光的波长与硅基 板的内部透射率的关系的曲线图。
图14是能够在本实施形态的第1例的激光加工方法中使用的激 光加工装置的概略结构图。
图15是用于说明本实施形态的第1例中的激光加工方法的流程困。
图16是用于说明能够用本实施形态的第l例的激光加工方法进 行切割的图形的加工对象物的平面图。
图17是说明设置多个激光光源的本实施形态的第l例的激光加 工方法的模式图。
图18是说明设置多个激光光源的本实施形态的第1例的其它激 光加工方法的模式图。
图19是示出在本实施形态的第2例中，保持为晶片板状态的压 电元件晶片的概略平面图。
38图20是示出在本实施形态的第2例中，保持为晶片板状态的压 电元件晶片的概略剖面图。
图21是用于说明本实施形态的第2例的切割方法的流程图。
图22是用本实施形态的第2例的切割方法正在照射激光的光透 射性材料的剖面图。
图23是用本实施形态的第2例的切割方法照射了激光的光透射 性材料的平面图。
图24是沿着图23所示的光透射性材料的XXIV—XXIV线的剖面图。
图25是沿着图23所示的光透射性材料的XXV—XXV线的剖面图。
图26是沿着延緩焦点移动速度时的图23所示的光透射性材料的 XXV—XXV线的剖面图'
图27是沿着进一步延緩焦点移动速度时的图23所示的光透射性 材料的XXV—XXV线的剖面图。
图28是示出本实施形态的第2例的切割方法的第1工序的压电 元件晶片等的剖面图.
图29是示出本实施形态的第2例的切割方法的第2工序的压电 元件晶片等的剖面图。
图30是示出本实施形态的第2例的切割方法的第3工序的压电 元件晶片等的剖面固。
图31是示出本实施形态的第2例的切割方法的第4工序的压电 元件晶片等的剖面图.
图32是示出本实施形态的第2例的切割方法的第5工序的压电 元件晶片等的剖面图。
图33示出通过照射线偏振光的脉冲激光在内部形成了裂紋区的 样品的平面照片。
图34示出了通过照射圃偏振光的脉冲激光在内部形成了裂紋区 的样品的平面照片。图35是沿着图33所示样品的XXXV—XXXV线的剖面图。
图36是沿着图34所示样品的XXXVI—XXXVI线的剖面图'
图37是沿着用本实施形态的第3例的激光加工方法形成了裂紋 区的加工对象物的切割预定线部分的平面图。
图38是沿着用作为比较的激光加工方法形成了裂紋区的加工对 象物的切割预定线部分的平面图。
图39是示出生成了本实施形态的第3例的椭圆偏振光的激光和 用其形成的裂紋区。
图40是本实施形态的第3例的激光加工装置的概略结构图。
图41是包含在本实施形态的第3例中的椭圆率调节单元中的1 /4波长板的斜视图。
图42是包含在本实施形态的第3例中的卯度旋转调节单元中的 1/2波长板的斜视图。
图43是用于说明本实施形态的第3例的激光加工方法的流程图。
图44是用本实施形态的第3例的激光加工方法照射了具有椭圆 偏振光的激光的硅晶片的平面图。
图45是用本实施形态的第3例的激光加工方法照射了具有线偏 振光的激光的硅晶片的平面图。
图46是在图44所示的硅晶片上用本实施形态的第3例的激光加 工方法照射了具有椭圆偏振光的激光的硅晶片的平面图。
图47是在图45所示的硅晶片上用本实施形态的第3例的激光加 工方法照射了具有线偏振光的激光的硅晶片的平面图。
图48是本实施形态的第4例的激光加工装置的概略结构图。
图49是在图44所示的硅晶片上用本实施形态的第4例的激光加 工方法照射了具有椭圃偏振光的激光的硅晶片的平面图。
图50是使用本实施形态的第5例的激光加工方法比较大地形成 了裂紋点时的加工对象物的平面图。
图51是沿着图50所示的切割预定线上的LI一LI切割了时的剖面图。图52是沿着图50所示的切割预定线上的LII一LII切割了时的 剖面图。
图53是沿着图50所示的切割预定线上的LIII一LIII切割了时的
剖面图。
图54是沿着图50所示的切割预定线上的LIV—LIV切割了时的 剖面图。
图55是沿着图50所示的切割预定线切割了时的剖面图。 图56是使用本实施形态的第5例的激光加工方法比较小地形成 了裂紋点时的沿着切割预定线的加工对象物的剖面图.
图57是沿着切割预定线切割了图56所示的加工对象物的平面图。
图58是示出使用预定数值孔径的聚光用透镜在加工对象物的内 部聚光了脉沖激光的状态的加工对象物的剖面图。
图59是包括以由图58所示的激光的照射产生的多光子吸收为原 因形成的裂紋点的加工对象物的剖面图。
图60是使用了比图58所示的例子大的数值孔径的聚光用透镜时 的加工对象物的剖面图。
图61是包括以由图60所示的激光的照射产生的多光子吸收为原 因形成的裂紋点的加工对象物的剖面图。
图62是使用了比图58所示的例子小的功率的脉冲激光时的加工 对象物的剖面图。
图63是包括以由图62所示的激光的照射产生的多光子吸收为原 因形成的裂紋点的加工对象物的剖面图。
图64是使用了比图60所示的例子小的功率的脉冲激光时的加工 对象物的剖面图。
固65是包括以由图64所示的激光的照射产生的多光子吸收为原 因形成的裂紋点的加工对象物的剖面图。
图66是沿着与图57所示的切割预定线正交的LXVI—LXVI切 割了的剖面图。图67是本实施形态的第5例的激光加工装置的概略结构图。
图68是示出在本实施形态的第5例的激光加工装置中具备的总 体控制单元一例的一部分的框图。
图69是示出包含在本实施形态的第5例的激光加工装置的总体 控制单元中的相关关系存储单元的表的一例。
图70是示出包含在本实施形态的第5例的激光加工装置的总体
控制单元中的相关关系存储单元的表的其它例子。
图71是示出包含在本实施形态的第5例的激光加工装置的总体
控制单元中的相关关系存储单元的表的另一个例子。
图72是本实施形态的第6例的激光加工装置的概略结构图。
图73示出没有配置光束扩展器时的由聚光用透镜进行的激光的聚光。
图74示出配置了光束扩展器时的由聚光用透镜进行的激光的聚光。
图75是本实施形态的第7例的激光加工装置的概略结构图。
图76示出没有配置可变光阑时的由聚光用透镜进行的激光的聚光。
图77示出配置了可变光阑时的由聚光用透镜进行的激光的聚光。
图78是本实施形态的激光加工装置的变形例中所具备的总体控 制单元的一例的框图。
图79是本实施形态的激光加工装置的变形例中所具备的总体控 制单元的另一例的框图。
图80是本实施形态的激光加工装置的变形例中所具备的总体控 制单元的又一例的框图。
图81是沿着用本实施形态的第8例的激光加工形成了裂紋区的 加工对象物的切割预定线部分的一例的平面图。
图82是沿着用本实施形态的第8例的激光加工形成了裂紋区的 加工对象物的切割预定线部分的另一例的平面图。
图83是沿着用本实施形态的第8例的激光加工形成了裂紋区的加工对象物的切割预定线部分的又一例的平面图。
图84是本实施形态的第8例的激光加工装置的激光光源中具备 的Q开关激光的概略结构图。
图85是示出本实施形态的第8例的激光加工装置的总体控制单 元一例的一部分的框图。
图86是示出本实施形态的第8例的激光加工装置的总体控制单 元的其它例的一部分的框图。
图87是示出本实施形态的第8例的激光加工装置的总体控制单 元的又一例的一部分的框困，
图88是示出本实施形态的第8例的激光加工装置的总体控制单 元的又一例的一部分的框图。
图89是使用本实施形态的第9例的激光加工方法在加工对象物 的内部形成了裂紋区的加工对象物的一例的斜视图。
图90是形成了从图89所示的裂紋区延伸的裂紋的加工对象物的 斜视图。
图91是使用本实施形态的第9例的激光加工方法在加工对象物 的内部形成了裂紋区的加工对象物的其它例子的斜视图。
图92是使用本实施形态的第9例的激光加工方法在加工对象物 的内部形成了裂紋区的加工对象物的又一例的斜视图。
图93是示出激光的焦点位于加工对象物的表面的状态。
图94是示出激光的焦点位于加工对象物的内部的状态。
图95是用于说明本实施形态的第9例的激光加工方法的流程图。
图96是使用本实施形态的第IO例的激光加工方法在加工对象物 的内部形成了裂紋区的加工对象物的一例的斜视图。
图97是图96所示的加工对象物的部分剖面图。
图98是使用本实施形态的第IO例的激光加工方法在加工对象物 的内部形成了裂紋区的加工对象物的其它例的斜视图。
图99是图98所示的加工对象物的部分剖面图。
图100是使用本实施形态的第IO例的激光加工方法在加工对象
43物的内部形成了裂紋区的加工对象物的又一例的斜视图。
具体实施例方式
以下，使用

本发明理想的实施形态。本实施形态的激光 加工方法以及激光加工装置通过多光子吸收形成改质区。多光子吸收 是在使激光的强度非常大的情况下发生的现象。首先，筒单地说明多 光子吸收。
与材料的吸收带隙Eg相比校，如果光子的功率hv小，则成为光 学上的透明'由此，在材料中发生吸收的条件是hv >EG。但是，即 使是光学上的透明，如果使激光的强度非常大，则在nhv 〉Eg的条件 (n=2、 3、 4、…)下在材料中发生吸收。把该现象称为多光子吸收。 在脉冲波的情况下，激光的强度由激光的焦点的峰值功率密度(W/ cm2)决定，例如，在峰值功率密度为1 "08 ( W/cm2)以上的条件 下发生多光子吸收。峰值功率密度根据(焦点中的激光的每一个脉冲 的能量)+ (激光的光束点截面积x脉冲宽度)求出。另外，在连续
波的情况下，激光的强度由激光的焦点的电场强度(W/cm2)决定。 使用固1~图6说明利用这种多光子吸收的本实施形态的激光加 工的原理。图1是正在进行激光加工的加工对象物1的平面图，图2 是沿着图1所示的加工对象物1的II一II线的剖面图，图3是激光加 工后的加工对象物1的平面图，图4是沿着图3所示的加工对象物1 的IV—IV线的剖面图，图5是沿着图3所示的加工对象物1的V—V 线的剖面图，图6是被切割了的加工对象物1的平面图.
如固1以及图2所示，在加工对象物1的表面3上有切割预定线 5。切割预定线5是直线形延伸的假想线。本实施形态的激光加工在产 生多光子吸收的条件下，在加工对象物1的内部对准焦点P,在加工 对象物l上照射激光，形成改质区7。另外，所谓焦点是激光L聚光 了的位置。
通过沿着切割预定线5(即沿着箭头A方向)使激光L相对移动， 使焦点P沿着切割预定线5移动。由此，如图3-图5所示，沿着切
44割预定线5仅在加工对象物1的内部形成改质区7.本实施形态的激 光加工方法不是通过加工对象物1吸收激光L使加工对象物1发热形 成改质区7，而是使激光L透过加工对象物1，在加工对象物l的内部 发生多光子吸收形成改质区7。由此，在加工对象物1的表面3上由 于几乎不吸收激光L，因此不熔融加工对象物1的表面。
在加工对象物l的切割中，如果在切割的位置具有起点，则由于 加工对象物1从该起点开始分割，因此如图6所示能够以比较小的力 切割加工对象物1。由此，能够在加工对象物1的表面3上不发生不 必要的分割进行加工对象物1的切割。
另外，以改质区作为起点的加工对象物的切割考虑以下两种情 况。 一种情况是在改质区形成以后，通过在加工对象物上加入人为的 力，以改质区作为起点分割加工对象物后切割加工对象物。这是例如 在加工对象物的厚度大时的切割。所谓加入人为的力，例如，沿着加 工对象物的切割预定线在加工对象物上加入弯曲应力或折断应力，或 者通过在加工对象物上提供温差，使得发生热应力.
另一种情况是通过形成改质区，以改质区为起点，朝向加工对象 物的截面方向(厚度方向)自然分割，其结果切割加工对象物。该切 割例如在加工对象物的厚度小时，能够在改质区为1个的情况下进行， 在加工对象物的厚度大时，能够通过沿着厚度方向形成多个改质区进 行。另外，在该自然分割的情况下，由于也在切割的位置的表面上， 不分割到没有形成改质区的部分，能够仅割断形成了改质区的部分， 因此能够很好地控制割断。近年来，由于硅晶片等半导体晶片的厚度 具有越来越薄的倾向，因此这种控制性良好的割断方法非常有效。
进而，在本实施形态中，作为由多光子吸收形成的改质区，有以 下的(1) ~ (3)。
(1)改质区是包括一个或者多个裂紋的裂紋区的情况
在加工对象物(例如由玻璃或者LiTa03构成的压电材料)的内 部对准焦点，在焦点中的电场强度为1 xio8(W/cm2)以上而且脉冲 宽度为lns以下的条件下照射激光。该脉冲宽度的大小是使得发生多光子吸收而且在加工对象物表面不产生多余的损伤，仅在加工对象物 的内部能够形成裂紋区的条件。由此，在加工对象物的内部发生由多 光子吸收产生的光学损伤这样的现象。根据该光学损伤在加工对象物 的内部诱发热畸变，由此在加工对象物的内部形成裂紋区.作为电场
强度的上限值，例如是1 xio12( W / cm2).脉冲宽度最好是例如Ins ~ 200ns。另外，由多光子吸收产生的裂紋区的形成例如记载在第45次 激光热加工研究会论文集(1998年12月)的第23页 第28页的r由 固体激光高次谐波产生的玻璃基板的内部条紋J中。
本发明者们通过实验求出了电场强度与裂紋大小的关系。实验条 件如下。
(A) 加工对象物硼硅酸玻璃(厚度700pm)
(B) 激光器
光源半导体激光激励Nd: YAG激光器 波长1064nm
激光点截面积3.14x10 8cm2 振荡形态Q开关脉冲 重复频率100kHz 脉冲宽度30ns 输出输出〈lmJ/脉冲 激光品质TEM00 偏振光特性线偏振光
(C) 聚光用透镜 对于激光波长的透射率60%
(D) 放置加工对象物的载置台的移动速度100mm/秒
另外，所谓激光品质是TEMQ。，意味着聚光性高，而且能够聚光 到激光的波长左右。
图7是表示上述实验结果的曲线。横轴是峰值功率密度，由于激 光是脉沖激光，因此电场强度用峰值功率密度表示。纵轴示出由l个 脉冲的激光在加工对象物的内部形成的裂紋部分(裂紋点)的大小，汇集裂紋点构成裂紋区。裂紋点的大小是在裂紋点的形状中为最大部
分的大小。曲线中用黑圆闺表示的数据是聚光用透镜(c)的倍率为
IOO倍，数值孔径(NA)为0.80的情况。另一方面，曲线中用白圆闺表示的数据是聚光用透镜(C)的倍率为50倍，数值孔径(NA)为0.55的情况。可知从峰值功率密度为1011 ( W/cm2)左右开始在加工对象物的内部发生裂紋点，随着峰值功率密度加大，裂紋点也加大。
其次，使用图8~图ll说明在本实施形态的激光加工方法中，由裂紋区形成产生的加工对象物切割的机理。如图8所示，在产生多光子吸收的条件下在加工对象物1的内部对准焦点P，在加工对象物1上照射激光L，沿着切割预定线在内部形成裂紋区9。裂紋区9是包括l个或者多个裂紋的区域。如图9所示，以裂紋区9为起点进一步生长裂紋，如图10所示，裂紋到达加工对象物1的表面3和背面21，如图ll所示，通过分割加工对象物1来切断加工对象物1.到达加工对象物的表面和背面的裂紋既有自然生长的情况，也有通过在加工对象物上加入力生长的情况。
(2)改质区是熔融处理区的情况
在加工对象物(例如硅那样的半导体材料)的内部对准焦点，在焦点中的电场强度为1 xl08 ( W/cm2)以上而且脉冲宽度为lps以下的条件下照射激光.由此，加工对象物的内部通过多光子吸收被局部地加热。通过该加热在加工对象物的内部形成熔融处理区。所谓熔融处理区意味着一旦熔融后再次固化的区域、熔融状态中的区域以及从熔融开始进行再次固化的状态中的区域中的至少某一种。另外，还能够指熔融处理区相变化的区域或者结晶构造变化了的区域。另外，作为熔融处理区还能够指在单晶体构造，非晶体构造，多晶体构造中，某种构造变化为其它构造的区域。即，例如，从单晶体构造变化为非晶体构造的区域，从单晶体构造变化为多晶体构造的区域，从单晶体构造变化为包括非晶体构造以及多晶体构造的区域。在加工对象物是单晶硅构造的情况下，熔融处理区例如是非晶硅构造。另外，作为电场强度的上限值，例如是1 xl012 (W/cm2)。脉冲宽度最好例如是页
Ins ~ 200ns。
本发明者们通过实验确认了在硅晶片的内部形成熔融处理区。实验条件如下。
(A) 加工对象物硅晶片(厚度350Mm，外径4英寸)
(B) 激光器
光源半导体激光激励Nd: YAG激光器波长1064nm
激光点截面积3.14x10 8cm2振荡形态Q开关脉冲重复频率100kHz脉沖宽度30ns输出20pJ/脉冲激光品质TEM00偏振光特性线偏振光
(C) 聚光用透镜倍率50倍NA: 0.55
对于激光波长的透射率60%
(D) 放置加工对象物的载置台的移动速度100mm/秒
图12示出了通过上述条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的内部形成着熔融处理区13。另外，根据上述条件形成的熔融处理区的厚度方向的大小是100 n m左右。
说明通过多光子吸收形成了熔融处理区13的过程。图13是示出激光的波长与硅基板的内部的透射率的关系的曲线。其中，除去硅基板的表面一侧和背面一側的各个反射成分，仅示出内部的透射率。对于珪基板的厚度t为50nm， 100pm， 200mhi, 500pm， 1000pm的各种情况示出上述关系。
例如，在Nd: YAG激光器的波长1064nm中，硅基板的厚度为500pm以下的情况下，在硅基板的内部激光透过80%以上。如图12所示，由于硅晶片11的厚度是350pm，因此由多光子吸收产生的熔融处理区形成在硅基板的中心附近，即距表面175pm的部分上。这时的透射率如果参考厚度200nm的硅晶片，则由于成为90%以上，因此在硅晶片ll在内部吸收的激光很少，几乎全部透过。这一点意味着不是在硅晶片ll的内部吸收激光，在硅晶片ll的内部形成了熔融处理区(即，通过由激光进行的通常的加热形成融处理区)，而是通过多光子吸收形成了熔融处理区.由多光子吸收进行的熔融处理区的形成例如记载在焊接学会全国大会讲演概要第66集(2000年4月)的第72页~第73页的『皮秒脉冲激光进行的硅加工特性评价J中。
另外，硅晶片以熔融处理区为起点，朝向剖面方向发生分割，通过该分割到过硅晶片的表面和背面，最终进行切割。到达硅晶片的表面和背面的该分割具有自然生长的情况，也有通过在加工对象部上加入力生长的情况。另外，从熔融处理区在硅晶片的表面和背面自然生长分割是从一旦熔融后再次固化的状态的区域生长分割的情况，从熔融状态的区域生长分割的情况以及从熔融开始再次进行固化的状态的区域生长分割的情况中的至少某一种。在任一种情况下切割后的切割面都如图12所示仅在内部形成熔融处理区。在加工对象物的内部形成熔融处理区的情况下，由于分割时难以产生偏离切割预定线的不必要的分割，因此容易进行割断控制。
(3)改质区是折射率变化区的情况
在加工对象物(例如玻璃)的内部对准焦点，在焦点中的电场强度为1 xi08( W/cm2)以上而且脉沖宽度为lns以下的条件下照射激光。如果使脉冲宽度极短，在加工对象物的内部引起多光子吸收，则由多光子吸收产生的功率不转化为热能，在加工对象物的内部感应离子价变化，结晶或者极化取向等的永久的构造变化，形成折射率变化区。作为电场强度的上限值，例如是1 xio12 (W/cm2)。脉冲宽度最好例如是lns以下，更理想的是lps以下。由多光子吸收进行的折射率变化区的形成例如记载第42次激光热加工研究会论文集(1997年11月)第105页~第111页的r亳微微秒激光照射产生的对于玻璃
49内部的光感应构造形成J中.
其次说明本实施形态的具体例子。第1例]
说明本实施形态的第1例的激光加工方法。图14是能够在该方法中使用的激光加工装置100的概略结构图。激光加工装置100具备发生激光L的激光光源101;为了调节激光的输出或者脉冲宽度等控制激光光源101的激光光源控制单元102;配置成具有激光的反射功能而且把激光的光轴朝向改变90°的分色镜103;聚光由分色镜103反射的激光的聚光用透镜105;放置照射了由聚光用透镜105聚光了的激光的加工对象物1的载置台107;用于使载置台107沿着X轴方向移动的X轴载物台109;用于使载置台107沿着与X轴方向正交的Y轴方向移动的Y轴载物台111;用于使载置台107沿着与X轴以及Y轴方向正交的Z轴方向移动的Z轴载物台113;用于控制这三个栽物台109、 111、 113的移动的载物台控制单元115。
由于Z轴方向是与加工对象物1的表面3正交的方向，因此成为入射到加工对象物1的激光的焦点深度的方向。由此，通过使Z轴载物台113沿着Z轴方向移动，能够在加工对象物1的内部对准激光的焦点P。另外，该焦点P沿着X (Y)轴方向的移动通过由X ( Y)轴载物台109 ( 111)使加工对象物1沿着X( Y)轴方向移动而进行。X(Y)轴载物台109 (111)是移动装置的一个例子。
激光光源IOI是发生脉冲激光的Nd: YAG激光器。作为能够在激光光源101中使用的激光器，除此以外，还有Nd: YV04激光器或者Nd: YLF激光器或者钛蓝宝石激光器等。在形状裂紋区或者熔融处理区时，使用Nd: YAG激光器，Nd: YV04激光器，Nd: YLF激光器比较适宜。在形成折射率变化区域时，使用钛蓝宝石激光器比较适宜。
第1例中，在加工对象物1的加工中使用脉冲激光，而如果能够引起多光子吸收则也可以是连续波激光.另外，在本发明中激光包括激光束的含义。聚光用透镜105是聚光装置的一个例子。Z轴载物台113是把激光的焦点对准在加工对象物的内部的装置的一个例子。通过使聚光用透镜105沿着Z轴方向移动，能够在加工对象物的内部对准激光的焦点。
激光加工装置100还具备为了用可见光线照明放置在载置台107上的加工对象物1而发生可见光线的观察用光源117;配置在与分色镜103以及聚光用透镜105相同光轴上的可见光用的光束分裂器119。在光束分裂器119与聚光用透镜105之间配置着分色镜103。光束分裂器119配置成使得具有反射可见光线的大约一半，透过其余一半的功能，而且把可见光线的光轴朝向改变90°。从观察用光源117发生的可见光线由光束分裂器119反射大约一半，该被反射的可见光线透过分色镜103以及聚光用透镜105,照明包括加工对象物1的切割预定线5等的表面3。
激光加工装置100还具备配置在与光束分裂器119,分色镜103以及聚光用透镜105相同光轴上的摄影元件121以及成像透镜123。作为摄影元件121例如有CCD (电荷耦合器件)照相机。照明包括切割预定线5等的表面3的可见光线的反射光透过聚光用透镜105，分色镜103,光束分裂器119，由成像透镜123成像，由摄影元件121摄影，成为摄影数据。
激光加工装置100还具备输入从摄影元件121输出的摄影数据的摄影数据处理单元125;控制激光加工装置100总体的总体控制单元127;监视器129。摄影数据处理单元125根据摄影数据运算用于在表面3上对准由观察用光源117发生的可见光的焦点的焦点数据。根据该焦点数据，载物台控制单元115通过移动控制Z轴载物台113，使得在表面3上对准可见光的焦点。因而，摄影数据处理单元125起到自动聚光单元的功能。另外，摄影数据处理单元125根据摄影数据运算表面3的放大图像的图像数据。该图像数据传送到总体控制单元127,由总体控制单元进行各种处理，传送到监视器129，由此，在监视器129上显示放大图像等。
在总体控制单元127中输入来自栽物台控制单元115的数据，来
51自摄影数据处理单元125的图像数据等，通过根据这些数据控制激光 光源控制单元102，观察用光源117以及载物台控制单元115，控制激
光加工装置100总体。因而，总体控制单元127起到计算机单元的功
沐 月b。
其次，使用图14以及图15说明本实施形态的第1例的激光加工 方法。图15是用于说明该激光加工方法的流程图。加工对象l是硅晶 片。
首先，由未图示的分光光度计等测定加工对象物1的光吸收特性。 根据该测定结果，对于加工对象物1确定发生透明的波长或者吸收少 的波长的激光L (S101)。然后，测定加工对象物1的厚度。根据厚 度的测定结果以及加工对象物1的折射率，决定加工对象物1的Z轴 方向的移动量(S103)。该移动量是为了使激光L的焦点P位于加工 对象物1的内部，以位于加工对象物1的表面3的激光L的焦点为基 准的加工对象物1在Z轴方向的移动量。把该移动量输入到总体控制 单元127。
把加工对象物l放置在激光加工装置IOO的载置台107上。然后 使得从观察用光源117发生可见光，照明加工对象物1 (S105)。通 过摄影元件121拍摄包括被照明了的切割预定线5的加工对象物1的 表面3。该摄影数据传送到摄影数据处理单元125。根据该摄影数据， 摄影数据处理单元125计算观察用光源117的可见光的焦点位于表面 3那样的焦点数据(S107)。
该焦点数据传送到载物台控制单元115。载物台控制单元115根 据该焦点数据，使Z轴载物台113向Z轴方向移动(S109)。由此， 观察用光源117的可见光的焦点位于表面3上。另外，摄影数据处理 单元125根据摄影数据，计算包括切割预定线5的加工对象物1的表 面3的放大图像数据。该放大图像数据经过总体控制单元127传送到 监视器129，由此，在监视器129上显示切割预定线5附近的放大图 像。
在总体控制单元127中预先输入在步骤S103中决定的移动量数据，该移动量数据传送到栽物台控制单元115。载物台控制单元115 根据该移动量数据，由Z轴栽物台113沿着Z轴方向移动加工对象物 1，使得激光L的焦点P处于成为加工对象物1的内部的位置(Sill )。
接着，从激光光源IOI发生激光L,在加工对象物1的表面3的 切割预定线5上照射激光L。由于激光L的焦点P位于加工对象物1 的内部，因此仅在加工对象物1的内部形成熔融处理区.然后，沿着 切割预定线5使X轴载物台109或者Y轴载物台111移动，沿着切割 预定线5在加工对象物1的内部形成熔融处理区(S113)。然后，通 过使加工对象物1沿着切割预定线5弯曲，切割加工对象物l( S115)。 由此，把加工对象物l分割为硅芯片。
说明第l例的效果，如果依据第l例，则在引起多光子吸收的条 件下，而且在加工对象物1的内部对准焦点P,沿着切割预定线5照 射脉冲激光。而且，通过使X轴载物台109或者Y轴载物台111移动， 使焦点P沿着切割预定线5移动。由此，沿着切割预定线5在加工对 象物1的内部形成改质区(例如裂紋区，熔融处理区，折射率变化区)。 如果在加工对象物的切割位置有若干个起点，则能够用比较小的力分 割加工对象物进行切割。因而，通过把改质区作为起点沿着切割预定 线5分割加工对象物1，能够用比较小的力切割加工对象物1。由此， 能够在加工对象物1的表面3上不发生偏离切割预定线5的不必要的 分割，切割加工对象物l。
另外，如果依据第l例，则在加工对象物1中引起多光子吸收的 条件下，而且在加工对象物1的内部对准焦点P,在切割预定线5上 照射脉冲激光L。因而，由于脉冲激光L透过加工对象物1，在加工 对象物1的表面3上几乎不吸收脉沖激光L，因此表面3不会因为改 质区形成的原因受到熔融等损伤。
如以上说明的那样，如果依据第l例，则能够在加工对象物l的 表面3上，不发生偏离切割预定线5的不必要的分割或者熔融，切割 加工对象物1。因而，在加工对象物1例如是半导体晶片的情况下， 在半导体芯片上能够不产生偏离切割预定线的不必要的分割或者熔融，从半导体晶片切割出半导体芯片。对于在表面生成着电极图形的 加工对象物，或者像形成了压电元件晶片或液晶等显示装置的玻璃基 板那样在表面上形成了电子器件的加工对象物也相同。因而，如果依 据第l例，能够提高通过切割加工对象物所制成的产品(例如半导体 芯片，压电器件芯片，液晶等显示装置)的成品率.
另外，如果依据第l例，由于加工对象物1的表面3的切割预定 线5不熔融，因此能够减小切割预定线5的宽度(该宽度例如在半导 体晶片的情况下，是成为半导体芯片的区域之间的间隔。)。由此， 能够增加从1片加工对象物1制作的产品的数量，能够提高产品的生 产性。
另外，如果依据第l例，则由于在加工对象物1的切割加工中使 用激光，因此还能够进行比使用了金刚石刀的切割更复杂的加工。例 如，如图16所示那样即使切割预定线5是复杂的形状，如果依据第1 例则也能够进行切割加工。这些效果在后面所述的例子中也相同。
另外，激光光源不限于l个，也可以是多个。例如，图17是说 明激光光源为多个的本实施形态的第1例的激光加工方法的模式图。 该方法在加工对象物1的内部对准焦点P,从不同的方向照射从3个 激光光源15、 17、 19出射的3个激光。来自激光光源15、 17的各个 激光从加工对象物1的表面3入射。来自激光光源19的激光从加工对 象物1的背面3入射。如果这样做，则由于使用多个激光光源，因此 与脉冲激光相比较，即使激光是功率小的连续波激光，也能够使焦点 的电场强度成为发生多光子吸收的大小。根据同样的理由，即使没有 聚光用透镜也能够发生多光子吸收。另外，在该例中，由3个激光光 源15、 17、 19形成焦点P,但本发明并不限于这种情况，激光光源可 以是多个。
图18是说明激光光源为多个的本实施形态的第1例的其它激光 加工方法的模式图。在该例中，多个激光光源23具备沿着切割预定线 5配置成一列的3个阵列光源单元25、 27、 29。在阵列光源单元25、 27、 29的每一个中，从配置成同一列的激光光源23出射的激光形成l
54个焦点(例如焦点P1)。如果依据该例，则由于能够沿着切割预定线
5同时形成多个焦点P1、 P2、…，因此能够提高加工速度。另外，在 该例中，通过在表面3上沿着与切割预定线5正交的方向进行激光扫 描，还能够同时形成多列改质区。 [第2例j
其次，说明本发明的第2例。该例是光透射性材料的切割方法以 及切割装置.光透射性材料是加工对象物的一个例子。在该例中，作 为光透射性材料，使用由LiTaO3构成的厚度400Mm左右的压电元件 晶片(基板)。第2例的切割装置由图14所示的激光加工装置100以 及图19、图20所示的装置构成。说明图19以及图20所示的装置。 压电元件晶片31由作为保持装置的晶片板(薄膜)33保持。该晶片 板33由保持压电元件晶片31 —側的面具有粘接性的树脂制胶带等构 成，具有弹性。晶片板33由取样夹具35夹持，放置在载置台107上。 另外，压电元件晶片31如图19所示，包括在后面被切割分离的多个 压电器件芯片37。各个压电器件芯片37具有电路部分39。该电路部 分39在压电元件晶片31的表面，形成在每个压电器件芯片37上，相 邻接的电路部分39之间形成预定的间距a (80Mm左右)。另外，图 20示出仅在压电元件晶片31的内部形成了作为改质部分的微小的裂 紋区9的状态。
其次，根据图21说明第2例的光透射性材料的切割方法。首先， 测定成为切割对象材料的光透射性材料(在第2例中，是由LiTa03 构成的压电元件晶片31)的光吸收特性(S201)。光吸收特性能够通 过使用分光光度计等进行测定。如果测定了光吸收特性，则根据其测 定结果，对于切割对象材料选定出射透明或者吸收少的波长的激光的 激光光源101 (S203)。在第2例中，选定基波波长为1064nm的脉冲 波(PW)型的YAG激光器。该YAG激光器的脉沖的重复频率是20Hz, 脉冲宽度是6ns,脉冲功率是300nJ。另夕卜，从YAG激光器出射的激 光L的光点直径是20 n m左右。
接着，测定切割对象材料的厚度(S205)。如果测定了切割对象材料的厚度，则根据其测定结果，决定从激光L的光轴方向中的来自 切割对象材料的表面(激光L的入射面)的激光L的焦点的变位量(移 动量)，使得激光L的焦点位于切割对象材料的内部(S207)。激光 L的焦点的变位量(移动量)与切割对象材料的厚度以及折射率相对 应，例如设定为切割对象材料的厚度的1/2的量。
如图22所示，实际的激光L的焦点P的位置根据切割对象材料 的环境气氛(例如空气)中的折射率与切割对象材料的折射率的差异， 位于比由聚光透镜105聚光了的激光L的焦点Q的位置更深入切割对 象材料(压电元件晶片31)的表面的位置.即，在空气中的情况下， 成立r激光L的光轴方向中的Z轴载物台113的移动量x切割对象材 料的折射率=实际的激光L的焦点移动量J的关系。考虑上述的关系
(切割对象材料的厚度以及折射率)设定激光L的焦点的变位量(移 动量)。然后，对于配置在X—Y—Z轴载物台(在本实施形态中，由 X轴载物台109， Y轴载物台111以及Z轴栽物台113构成)上的载 置台107，放置由晶片板33保持的切割对象材料(S209)。如果结束 切割对象材料的放置，则从观察用光源117出射光，在切割对象材料 上照射出射的光。而且，根据摄影元件121中的摄影结果，使Z轴载 物台113移动进行焦点调整，使得激光L的焦点位于切割对象材料的 表面上(S211)。这里，由摄影元件121拍摄通过观察用光源117得 到的压电元件晶片31的表面观察像，摄影数据处理单元125根据摄影 结果，使得从观察用光源117出射的光在切割对象材料的表面上聚光 那样，决定Z轴载物台113的移动位置，输出到载物台控制单元115。 载物台控制单元115根据来自摄影数据处理单元125的输出信号，控 制Z轴载物台113，使得Z轴载物台113的移动位置成为从观察用光 源117出射的光在切割对象材料的表面上聚光，即，使得激光L的焦 点位于切割对象材料的表面上的位置。
如果结束从观察用光源117出射的光的焦点调整，则使得激光L 的焦点移动到与切割对象材料的厚度以及折射率相对应的焦点
(S213).这里，使得Z轴载物台113沿着激光L的光轴方向移动与
56切割对象材料的厚度以及折射率相对应决定的激光L的焦点的变位量 那样，总体控制单元127向栽物台控制单元115发送输出信号，接收 到输出信号的载物台控制单元115控制Z轴载物台113的移动位置。 如上述那样，通过使Z轴载物台113沿着激光L的光轴方向移动与切 割对象材料的厚度以及折射率相对应决定的激光L的焦点的变位量， 结束激光L的焦点对于切割对象材料的内部的配置(S215)。
如果结束激光L的焦点对于切割对象材料的内部的配置，则在切 割对象材料上照射激光L的同时，沿着所希望的切割图形使X轴栽物 台109以及Y轴载物台111移动(S217)。从激光光源101出射的激 光L如图2所示，由聚光用透镜105聚光使得焦点P位于面临在相邻 的电路部分39之间形成的预定间距a (如上述那样是80ym)的压电 元件晶片31的内部。上述所希望的切割图形为了从压电元件晶片31 分离多个压电器件芯片37,设定成使得在形成于邻接的电路部分39 之间的间距中照射激光L，用监视器129确认激光L的照射状态的同 时照射激光L。
这里，在切割对象材料上照射的激光L如图22所示，由聚光用 透镜105以在压电元件晶片31的表面(激光L入射的面)上形成的电 路部分39中不照射激光L的角度进行聚光。这样，通过以在电路部分 39中不照射激光L的角度把激光L进行聚光，能够防止激光L入射 到电路部分39中，能够保护电路部分39不被激光L照射。
把从激光光源101出射的激光L进行聚光，使得焦点P位于压电 元件晶片31的内部，如果该焦点P中的激光L的功率密度超过了切 割对象材料的光损伤或者光绝缘破坏的阈值，则仅在作为切割对象材 料的压电元件晶片31的内部中的焦点P及其附近形成微小的裂紋区 9。这时，在切割对象材料(压电元件晶片31)的表面以及背面上几 乎不产生损伤。
其次，根据图23-图27，说明使激光L的焦点移动形成裂紋的 过程。对于图23所示的大致正方体形状的切割对象材料32 (光透射 性材料)，通过照射激光L使得激光L的焦点位于切割对象材料32的内部，如图24以及图25所示，仅在切割对象材料32的内部的焦点 及其附近形成微小的裂紋区9。另外，控制激光L的扫描或者切割对 象材料32的移动，使得激光L的焦点沿着与激光L的光轴交叉的切 割对象材料32长度方向D移动.
在从激光光源101脉冲形地出射激光L以后，进行了激光L的扫 描或者切割对象材料32的移动的情况下，裂紋区9如图25所示，沿 着切割对象材料32的长度方向D,形成具有与激光L的扫描速度或者 切割对象材料32的移动速度相对应的间隔的多个裂紋区9。通过使激 光L的扫描速度或者切割对象材料32的移动速度迟緩，如图26所示， 能够缩短裂紋区9之间的间隔，增加所形成的裂紋区9的数量。另外， 通过使激光L的扫描速度或者切割对象材料的移动速度进一步迟緩， 如图27所示，沿着激光L的扫描方向或者切割对象材料32的移动方 向，即沿着激光L的焦点的移动方向连续地形成裂紋区9。裂紋区9 之间的间隔(所形成的裂紋区9的数量)的调整能够通过使激光L的 重复频率以及切割对象材料32(X轴栽物台或者Y轴栽物台)的移动 速度的关系发生变化实现。另外，通过提高激光L的重复频率以及切 割对象材料32的移动速度还能够提高生产率。
如果沿着上迷所希望的切割图形形成了裂紋区9 (S219),则通 过物理的外力加入或者环境变化等，在切割对象材料内，特別是在形 成了裂紋区9的部分中产生应力，生长仅在切割对象材料的内部(焦 点及其附近)形成的裂紋区9,把切割对象材料在形成了裂紋区9的 位置进行切割(S221)。
其次，参照图28-图32，说明由于物理的外力加入引起的切割 对象材料的切割，首先，沿着所希望的切割图形形成了裂紋区9的切 割对象材料(压电元件晶片31)由取样夹具35夹持的晶片板33保持 的状态下配置在切割装置中.切割装置具有后述那样的吸引夹头34, 连接该吸引34的吸引泵(未图示)，加压滚针36 (按压部件)，使 加压滚针36移动的加压滚针驱动装置(未图示)等。作为加压滚针驱 动装置，能够使用电动或者油压等调节器。另外，在图28~图32中，
58省略了电路部分39的图示。
如果把压电元件晶片31配置在切割装置中，则如图28所示，使 吸引夹头34接近与分离的压电器件芯片37相对应的位置。在把吸引 夹头34接近或者搭接到分离的压电器件芯片37的状态下通过使吸引 泵装置动作，如图29所示，使分离的压电器件芯片37(压电元件晶 片31)吸附到吸引夹头34上。如果使分离的压电器件芯片37 (压电 元件晶片31)吸附到吸引夹头34上，则如图30所示，使加压滚针36 从晶片板33的背面(保持了压电元件晶片31的面的背面) 一側移动 到与分离的压电器件芯片37相对应的位置。
在加压滚针36搭接到晶片板33的背面以后，如果进一步使加压 滚针36移动，则在晶片板33变形的同时通过加压滚针36从外部在压 电元件晶片31上加入应力，在形成着裂紋区9的晶片部分上根据应力 生长裂紋区9。通过裂紋区9生长到压电元件晶片31的表面以及背面， 压电元件晶片31如图31所示，在分离的压电器件芯片37的端部被切 割，从压电元件晶片31分离压电器件芯片37。另外，晶片板33如上 述那样由于具有粘接性，因此能够防止被切割分离了的压电器件芯片 37飞散。
如果压电器件芯片37从压电元件晶片31分离，则使吸引夹头34 以及加压滚针36沿着从晶片板33离开的方向移动。如果吸引夹头34 以及加压滚针36移动，则由于被分离了的压电器件芯片37吸附在吸 引夹头34上，因此如图32所示，离开晶片板33。这时，使用未图示 离子气体送风装置，沿着图32中箭头B方向输送离子气体，把被分离 并且吸附在吸引夹头34上的压电器件芯片37和由晶片板33保持着的 压电元件晶片31 (表面)进行离子气体清洗。另外，代替离子气体清 洗，也可以设置吸引装置，通过吸引灰尘等进行被切割分离了的压电 器件芯片37以及压电元件晶片31的清洗。作为根据环境变化把切割 对象材料进行切割的方法，存在对于仅在内部形成了裂紋区9的切割 对象材料提供温度变化的方法。这样，通过对于切割对象材料提供温 度变化，使得在形成了裂紋区9的材料部分中产生热应力，能够使裂紋区9生长，把切割对象材料进行切割。
这样，在第2例中，用聚光用透镜105把从激光光源101出射的 激光L进行聚光使得其焦点位于光透射性材料(压电元件晶片31)的 内部，焦点中的激光L的功率密度超过光透射性材料的光损伤或者光 绝缘破坏的阈值，仅在光透射性材料的内部中的焦点及其附近形成微 小的裂紋区9。而且，由于在所形成的裂紋区9的位置切割光透射性 材料，因此所发生的灰尘量极低，发生切割损伤，屑片或者材料表面 中的裂紋等的可能性也极低。另外，由于沿着通过光透射性材料的光 损伤或者光绝缘破坏所形成的裂紋区9切割光透射性材料，因此能够 提高切割的方向稳定性，能够容易地进行切割方向的控制。另外，与 用金刚石刀进行的切割相比较，能够减小切割宽度，因此能够增加从 1个光透射性材料切割的光透射性材料的数量。其结果，如果依据第2 例，能够极其容易而且适宜地切割光透射性材料。
另外，由于通过物理的外力加入或者环境变化等使得在切割对象 材料内产生应力，生长所形成的裂紋区9，切割光透射性材料(压元 件晶片31)，因此能够在所形成的裂紋区9的位置可靠地切割光透射 性材料。
另外，由于通过使用加压滚针36在光透射性材料(压电元件晶 片31)上加入应力，使裂紋区9生长，切割光透射性材料，因此能够 在所形成的裂紋区9的位置更可靠地切割光透射性材料。
另外，在按照每个压电器件芯片37切割分离形成了多个电路部 分39的压电元件晶片31 (光透射性材料)的情况下，由于用聚光用 透镜105把激光L进行聚光，使得焦点位于与形成在邻接的电路部分 39之间的间距面对的晶片部分的内部，生成裂紋区9,因此能够在形 成于邻接的电路部分39之间的间距的位置，可靠地切断压元件晶片 31。
另外，通过光透射性材料(压电元件晶片31)的移动或者扫描激 光使焦点沿着与激光L的光轴交叉的方向，例如正交的方向移动，沿 着焦点的移动方向连续地形成裂紋区9，能够进一步提高切割的方向稳定性，能够更容易地进行切割的方向控制。
另外，在第2例中，由于几乎没有发生粉尘的物体，因此不需要 用于防止发生粉尘的物体飞散的湿润清洁水，能够实现切割工序中的 干式工艺。
另外，在第2例中，通过与激光L的非接触加工实现改质部分(裂 紋区9)的形成，因此不会发生由金刚石刀进行的切割中的刀片的耐 久性、交换频度的问题。另外在第2例中，如上所述，由于用与激光 L的非接触加工实现改质部分(裂紋区9)的形成，因此沿着没有完全 切断光透射性材料而切划光透射性材料那样的切割图形切割光透射性 材料。本发明不限于上述的第2例，例如，光透射性材料不限于压电 元件晶片31，也可以是半导体晶片、玻璃基板等。还能够根据切割的 光透射性材料的光吸收特性，适宜地选择激光光源101。另外，在第2 例中，作为改质部分使得通过照射激光L形成徵小的裂紋区9,但是 并不限于这种情况。例如，作为激光光源101通过使用超短脉冲的激 光光源(例如毫微微秒(fs)激光器)，能够形成折射率变化(高折 射率)的改质部分，利用这种机械特性的变化，能够不发生裂紋区9 而切割光透射性材料。
另外，在激光加工装置100中，通过使Z轴载物台113移动进行 激光L的焦点调整，但是不限于这种情况，也能够通过使聚光透镜105 沿着激光L的光轴方向移动进行焦点调整。
另外，在激光加工装置100中，使得按照所希望的切割图形移动 X轴载物台109以及Y轴载物台111,但是并不限于这种情况，也可 以按照所希望的切割图形扫描激光L。
另外，以上是把压电元件晶片31吸附在吸引夹头34上以后由加 压滚针36切割压元件晶片31,但是并不限于这种情况，也可以在用 加压滚针36切割压电元件晶片31以后，使被切割分离了的压电器件 芯片37吸附在吸引夹头34上。另外，在使压电元件晶片31吸附在吸 引夹头34上以后，通过用加压滚针36切割压电元件晶片31,用吸引 夹头34覆盖被切割分离了的压电器件芯片37的表面，能够防止在压电器件芯片37的表面上附着灰尘等。
另外，作为摄影元件121通过使用红外线用的元件，利用激光L 的反射光能够进行焦点调整。这种情况下，代替使用分色镜103，使 用半反射镜，需要在该半反射镜与激光光源IOI之间配置抑制对于激 光光源101的返回光的光学元件。另外，这时最好把在焦点调整时从 激光光源101出射的激光L的输出设定为比用于裂紋形成的输出低的 功率值，使得不会由用于进行焦点调整的激光L在切割对象材料上产 生损伤。
从第2例的观点出发说明本发明的特征以下。
本发明的光透射性材料的切割方法的特征在于具备把从激光光 源出射的激光进行聚光使得其焦点位于光透射性材料的内部，仅在光 透射性材料的内部中的焦点及其附近形成改质部分的改质部分形成工 序；在所形成的改质部分的位置切割光透射性材料的切割工序。
在本发明的光透射性材料的切割方法中，在改质部分形成工序 中，通过把激光进行聚光使得激光的焦点位于光透射性材料的内部， 仅在光透射性材料的内部中的焦点及其附近形成改质部分。在切割工 序中，在所形成的改质部分的位置切割光透射性材料，使得产生灰尘 的量极低，使得发生切割损伤，屑片或者材料表面中的裂紋的可能性 也极低。另外，由于在所形成的改质部分的位置切割光透射性材料， 因此能够提高切割的方向稳定性，能够容易地进行切割方向的控制。 另外，与由金刚石刀进行的切割相比较，能够减小切割宽度，能够增 加从1个光透射性材料切割出的光透射性材料的数量。其结果，如果 依据本发明则能够极其容易而且适宜地切割光透射性材料。
另外，在本发明的光透射性材料的切割方法中，由于几乎没有发 生粉尘的物体，因此不需要用于防止发生粉尘的物体飞散的湿润洗净 水，能够实现切割工序中的干式工序。
另外，在本发明的光透射性材料的切割方法中，由于用与激光的 非接触加工实现改质部分的形成，因此不会产生以往技术那样的由金 刚石刀进行的切割中的刀片的耐久性、交换频度等问题。另外，在本
62发明的光透射性材料的切割方法中，如上迷那样由于用激光的非接触 加工实现改质部分的形成，因此能够沿着没有完全切断光透射性材料 的切划出光透射性材料那样的切割图形，切割光透射性材料。
另外，在光透射性材料中，形成多个电路部分，在改质部分形成 的工序中，最好把激光进行聚光形成改质部分，使得焦点位于与邻接 的电路部分之间所形成的间距面对的光透射性部分的内部.这样构成 的情况下，在邻接的电路部分之间形成的间距的位置，能够可靠地切 割光透射性材料。
另外，在改质部分形成工序中，在光透射性材料上照射激光时， 最好以在电路部分压中不照射激光的角度进行聚光。这样，通过在改
质部分形成工序中在光透射性材料上照射激光时，通过以在电路部分 中不照射激光的角度把激光进行聚光，能够防止激光入射到电路部分 中，能够保护电路部分不被激光照射。
另外，在改质部分形成工序中，最好通过使焦点沿着与激光的光 轴正交的方向移动，沿着焦点的移动方向连续地形成改质部分。这样， 在改质部分形成工序中，通过使焦点沿着与激光的光轴交叉的方向移 动，沿着焦点的移动方向连续地形成改质部分，能够更进一步提高切 割的方向稳定性，能够更容易地进行切割的方向控制。
本发明的光透射性材料的切割方法的特征在于具备把从激光光 源出射的激光进行聚光使得其焦点位于光透射性材料的内部，仅在光
透射性材料的内部中的焦点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。
在本发明的光透射性材料的切割方法中，在裂紋形成工序中，通 过把激光进行聚光使得激光的焦点位于光透射性材料的内部，焦点中 的激光的功率密度超过光透射性材料的光损伤或者光绝缘破坏的阈 值，仅在光透射性材料的内部中的焦点及其附近形成裂紋。在切割工 序中，在所形成的裂紋的位置切割光透射性材料，发生灰尘的量极低， 发生切割损伤、屑片或者材料表面中的裂紋等的可能性也极低。另外， 光透射性材料由于通过光透射性材料的光损伤或者光绝缘破坏所形成的裂紋进行切割，因此能够提高切割的方向稳定性，能够容易地进行 切割方向的控制。另外，与由金刚石刀进行的切割相比较，能够减小 切割宽度，能够增加从l个光透射性材料切割出的光透射性材料的数 量。其结果，如果依据本发明，则能够极其容易而且适宜地切割光透 射性材料。
另外，在本发明的光透射性材料的切割方法中，由于几乎没有发 生粉尘的物体，因此不需要用于防止发生粉尘的物体飞散湿润洗净水， 因此能够实现切割工序中的干式工序。
另外，在本发明的光透射性材料的切割方法中，由于用激光的非 接触加工实现裂紋的形成，因此不会像以往技术那样发生由金刚石刀 进行的切割中的刀片的耐久性、交换频度等问题。另外，在本发明的 光透射性材料的切割方法中，如上述那样由于用激光的非接触加工实 现裂紋的形成，因此能够沿着没有完全切割光透射性材料的切划出光 透射性材料的切割图形，切割光透射性材料。
另外，在切割工序中，最好通过使所形成的裂紋生长，切割光透 射性材料。这样，在切割工序中，通过使所形成的裂紋生长切割光透 射性材料，能够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，通过使用按压构件在光透射性材料上加入 应力，使裂纹生长，切割光透射性材料最好。这样，通过在切割工序 中使用按压构件在光透射性材料上加入应力，使裂紋生长，切割光透 射性材料，能够在裂紋的位置更进一步可靠地切割光透射性材料。
本发明的光透射性材料的切割装置的特征在于具备激光光源；保 持光透射性材料的保持装置；把从激光光源出射的激光进行聚光使得 其焦点位于光透射性材料的内部的光学元件；在仅在光透射性材料的 内部中的激光的焦点及其附近形成的改质部分的位置切割光透射性材 料的切割装置。
在本发明的光透射性材料的切割装置中，通过用光学元件把激光 进行聚光使得激光的焦点位于光透射性材料的内部，仅在光透射性材 料的内部中的焦点及其附近的形成改质部分。而且，切割装置由于在位置切割光透射性材料，因此能够沿着所形成的改质部分可靠地切割 光透射型材料，发生粉尘量极低，发生切割损伤、屑片或者材料表面 的裂紋等的可能性也极低。另外，由于沿着改质部分切割光透射性材 料，因此能够提高切割的方向稳定性，能够容易地进行切割方向的控 制。另外，与用金刚石刀进行的切割相比较，能够减小切割宽度，能 够增加从1个光透射性材料切割出的光透射性材料的数量。其结果， 如果依据本发明，能够极其容易而且适宜地切割光透射性材料。
另外，在本发明的光透射性材料的切割装置中，由于几乎没有发 生粉尘的物体，因此不需要用于防止发生粉尘的物体飞散的湿润洗净 水，能够实现切割工序中的干式工序。
另外，在本发明的光透射性材料的切割装置中，由于用激光的非 接触加工形成改质部分，因此不会像以往技术那样发生由金刚石刀进 ;f亍的切割中的刀片的耐久性、交换频度等问题。另外，在本发明的光 透射性材料的切割装置中，如上述那样由于用激光的非接触加工形成 改质部分，因此能够沿着没有完全切断光透射性材料的切划出光透射 性材料的切割图形，切割光透射性材料。
本发明的光透射性材料的切割装置的特征在于具备激光光源；保 持光透射性材料的保持装置；把从激光光源出射的激光进行聚光使得 其焦点位于光透射性材料的内部的光学元件；在仅在光透射性材料的 内部中的激光的焦点及其附近形成的裂紋生长，切割光透射性材料的 切割装置。
在本发明的光透射性材料的切割装置中，通过用光学元件把激光 进行聚光使得激光的焦点位于光透射性材料的内部，焦点中的激光的 功率密度超过光透射性材料的光损伤或者光绝缘破坏的阈值，仅在光 透射性材料的内部中的焦点及其附近形成裂紋。而且，切割装置由于 使仅在光透射性材料的内部中的激光的焦点及其附近形成的裂紋生 长，切割光透射性材料，因此能够沿着通过光透射型材料的光损伤或 者光绝缘破坏形成的裂紋可靠地切割光透射型材料，粉尘发生量极低，发生切割损伤、屑片或者材料表面的裂紋等的可能性也极低。另外， 由于沿着裂紋切割光透射性材料，因此能够提高切割的方向稳定性， 能够容易地进行切割方向的控制。另外，与用金刚石刀进行的切割相 比较，能够减小切割宽度，能够增加从1个光透射性材料切割出的光 透射性材料的数量。其结果，如果依据本发明，能够极其容易而且适 宜地切割光透射性材料。
另外，在本发明的光透射性材料的切割装置中，由于几乎没有发 生粉尘的物体，因此不需要用于防止发生粉尘的物体飞散的湿润洗净 水，能够实现切割工序中的干式工序.
另外，在本发明的光透射性材料的切割装置中，由于用激光的非 接触加工形成裂紋，因此不会像以往技术那样发生由金刚石刀进行的 切割中的刀片的耐久性、交换频度等问题。另外，在本发明的光透射 性材料的切割装置中，如上述那样由于用激光的非接触加工形成裂紋， 因此能够沿着没有完全切断光透射性材料的切划出光透射性材料的切 割图形，切割光透射性材料。
另外，切割装置最好具有用于在光透射性材料上加入应力的按压 构件。这样，通过切割装置具有用于在光透射性材料上加入应力的按 压构件，能够通过该按压构件在光透射性材料上加入应力使裂紋生长， 能够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个电路部分的光透射性 材料，光学元件最好把激光进行聚光，使得焦点位于与相邻的电路部 分之间形成的间距面对的光透射性材料部分的内部。在这样构成的情 况下，能够在相邻的电路部分之间形成的间距的位置，可靠地切割光 透射性材料。
另外，光学元件最好以在电路部分中不照射激光的角度把激光进 行聚光。这样，通过光学元件以在电路部分中不照射激光的角度把激 光进行聚光，能够防止激光入射到电路部分中，能够保护电路部分不 被照射激光。
另外，最好还具备用于使焦点沿着与激光的光轴正交的方向移动
66的焦点移动装置。这样，通过进一步具备用于使焦点沿着与激光的光 轴正交的方向移动的焦点移动装置，能够沿着焦点的移动方向连续地 形成裂紋，能够进一步提高切割的方向稳定性，能够更容易地进行切 割方向控制。
说明本实施形态的第3例。第3例以及在后面说明的第4例使采 用了线偏振光的激光的线偏振光的朝向沿着加工对象物的切割预定 线，通过在加工对象物上照射激光，在加工对象物中形成改质区。由 此，在激光是脉冲激光的情况下，在1个脉冲的冲击(即1个脉冲的 激光照射)形成的改质点中，能够相对地加大沿着切割预定线方向的 尺寸。本发明者们通过实验确认了这一点。实验条件如下。
(A) 加工对象物硼硅酸玻璃晶片(厚度700pm，厚度4英
寸)
(B) 激光器
光源半导体激光激励Nd: YAG激光器 波长1064nm
激光点截面积3.14x10 8cm2 振荡形态Q开关脉冲 重复频率100kHz 脉冲宽度30ns 输出输出〈lmJ/脉冲 激光品质TEM00 偏振光特性线偏振光
(C) 聚光用透镜 倍率50倍 NA: 0.55
对于激光波长的透射率60%
(D) 放置加工对象物的载置台的移动速度100mm/秒 在作为加工对象物的样品1、 2的每一个中，在加工对象物的内
67部对准焦点，使脉冲激光发生1个脉冲冲击，在加工对象物的内部形 成由多光子吸收产生的裂紋区.在样品1中照射了线偏振光的脉冲激
光，在样品2中照射了圆偏振光的脉冲激光。
图33示出了样品1的平面的照片，图34示出了样品2的平面的 照片。这些平面是脉冲激光的入射光面209。符号LP模式地示出线偏 振光，符号CP模式地示出圃偏振光。而且，图35模式地示出沿着图 33所示的样品1的XXXV—XXXV线的剖面图。图36模式地示出沿 着样品2的XXXVI—XXXVI线的剖面图。在作为加工对象物的玻璃 晶片211的内部形成着裂紋点90。
如图35所示，在脉冲激光是线偏振光的情况下，用1个脉冲的 冲击形成的裂紋点卯的尺寸在沿着线偏振光的朝向的方向相对加大。 这一点示出沿着该方向促进裂紋点90的形成。另一方面，如图36所 示，在脉冲激光是圃偏振光的情况下，用1个脉冲的冲击形成的裂紋 点90的尺寸不沿着特别的方向加大。长度成为最大的方向的裂紋点 90的尺寸样品1比样品2大。
该实验结果说明能够有效地形成沿着切割预定线的裂紋区。图37 以及图38是沿着加工对象物的切割预定线形成的裂紋区的平面图。通 过沿着切割预定线5形成多个用1个脉沖的冲击形成的裂紋点39，形 成沿着切割预定线5的裂紋区9。图37示出使得脉冲激光的线偏振光 的方向沿着切割预定线5那样，照射脉冲激光所形成的裂紋区9。通 过促进沿着切割预定线5的方向促进裂紋点卯的形成，该方向的尺寸 成为比较大。由此，能够以较少的冲击数形成沿着切割预定线5的裂 紋区9。另一方面，图38示出使得脉沖激光的线偏振光的方向与切割 预定线正交，照射脉冲激光所形成的裂紋区9。由于裂紋点卯沿着切 割预定线5的方向的尺寸比较小，因此与图37的情况相比，用于形成 裂紋区9的冲击数增多。从而，图37所示的本实施形态的裂紋区的形 成方法能够比图38所示的方法更有效地形成裂紋区。
另外，图38所示的方法由于使脉冲激光的线偏振光的方向与切 割预定线5正交照射脉冲激光，因此在切割预定线5的宽度方向促进形成冲击时所形成的裂紋点90。从而，如果裂紋点90向切割预定线5 的宽度方向的延伸过大，则不能够沿着切割预定线5精密地切割加工 对象物。与此不同，在图37所示的本实施形态的方法中，由于冲击时 所形成的裂紋点卯在沿着切割预定线5的方向以外的方向基本上不延 伸，因此能够进行加工对象物的精密切割。
另外，以线偏振光的情况说明了改质区的尺寸中预定方向的尺寸 相对较大的情况，而即使在椭圆偏振光的情况下可以说也是相同的。 即，如图39所示，沿着表示激光的椭圆偏振光EP的椭圆的长轴b方 向促进裂紋点90的形成，能够形成沿着该方向的尺寸相对大的裂紋点 90。从而，如果使得表示成为1以外椭圆率的椭圆偏振光的激光的椭 圆偏振光的椭圆的长轴沿着加工对象物的切割预定线那样形成裂紋 区，则产生与线偏振光的情况相同的效果。另外，所谓椭圆率是短轴 a的长度的一半/长轴b的长度的一半。椭圓率越小，裂紋点90沿着 长度的方向的尺寸越大。线偏振光是椭圆率为0的椭圆偏振光。椭圆 率为l成为圆偏振光，不能够相对地加大裂紋区的预定方向的尺寸。 从而，在本实施形态中不包括椭圆率为1的情况。
加大的情况，而在熔融处理区或者折射率变化区中可以说也是相同的。 另外，说明了脉冲激光，而对于连续波激光可以说也是相同的。以上 这些在后面所述的第4例中也相同。
其次，说明本实施形态的第3例中的激光加工装置。图40是该 激光加工装置200的概略结构图。对于激光加工装置200以与图14所 示的第1例中的激光加工装置100的不同点为中心进行说明。激光加 工装置200具备调节从激光光源101出射的激光L的偏振光的椭圆率 的椭圆率调节单元201，把从椭圆率调节单元201出射的激光L的偏 振光旋转调节大致90°的卯。旋转调节单元203。
椭圆率调节单元201包括图41所示1/4波长板207。 1/4波长 板207通过改变方位角e能够调节椭圆偏振光的椭圆率。即，如果在
1 / 4波长板207上入射例如线偏振光LP的入射光，则透射光成为预定椭圆率的椭圆偏振光EP。所谓方位角是椭圆的长轴与X轴构成的 角度。如上述那样在本实施形态中，椭圆率适用1以外的数字。由椭 圆率调节单元201能够使激光L的偏振光成为具有所希望的椭圆率的 椭圆偏振光EP。考虑加上加工对象物1的厚度、材质等调节椭圆率。
在加工对象物1上照射线偏振光LP的激光L的情况下，由于从 激光光源101出射的激光L是线偏振光LP,因此椭圆率调节单元201 调节1/4波长板207的方位角6使得激光L保持线偏振光LP的状态 不变，通过l/4波长板。另外，由于从激光光源101出射线偏振光的 激光L,因此在加工对象物1的激光照射中只是利用了线偏振光LP 的激光时，不需要椭圆率调节单元201。
90 。旋转调节单元203包括图42所示的1/2波长板205。 1/2
如果在1/2波长板205上入射例如方位角45 。的线偏振光LP!的入 射光，则透射光成为对于入射光LPi旋转90 。的线偏振光LP2。 90° 旋转调节单元203在使从椭圆率调节单元201出射的激光L的偏振光 旋转90。的情况下，进行使1/2波长板205配置在激光L的光轴上 的动作。另外，卯。旋转调节单元203在不使从椭圆率调节单元201 出射的激光L的偏振光旋转的情况下，进行使1 / 2波长板205配置在 激光L的光路以外(即，激光L不透过l/2波长板205)的动作。
分色镜103配置成使得入射由90 °旋转调节单元203把偏振光进 行了 90 。旋转调节或者没有进行旋转调节的激光，并且把激光的光轴 的朝向改变90。。激光加工装置200具备用于以加工对象物1的厚度 方向为轴使载置台107的X—Y平面旋转的6轴载物台213。载物台控 制单元115除去载物台109、 111、 113的移动控制以外，还控制栽物 台213的移动。
其次，使用图40以及图43,说明本实施形态的第3例的激光加 工方法。图43是用于说明本激光加工方法的流程图。加工对象物l是 硅晶片。步骤S101-步骤S111与图15所示的第l例相同。
由椭圆率调节单元201调节从激光光源101出射的线偏振光LP
70的激光L的椭圓率(S121)。在椭圆率调节单元201中通过改变1/4 波长板的方位角6，能够得到具有所希望椭圆率的椭圆偏振光EP的 激光L。
首先，由于沿着Y轴方向把加工对象物l进行加工，因此调节成 表示激光L的椭圆偏振光EP的椭圆的长轴与沿着加工对象物1的Y 轴方向延伸的切割预定线5的方向一致(S123)。通过使6轴载物台 213旋转实现该调节。从而，6轴载物台213起到长轴调节装置或者 线偏振光调节装置的功能。
由于沿着Y轴方向把加工对象物1进行加工，因此卯。旋转调 节单元203进行不使激光L的偏振光旋转的调节(S125)。即，进行 使1 / 2波长板配置在激光L的光路以外的动作。
从激光光源IOI发生激光L，把激光L照射在沿着加工对象物1 的表面3的Y轴方向延伸的杨割预定线5上。图44是加工对象物1 的平面图。在加工对象物1上照射激光L，使得表示激光L的椭圆偏 振光EP的椭圆的长轴沿着加工对象物1的最右端的切割预定线5。激 光L的焦点P由于位于加工对象物1的内部，因此仅在加工对象物1 的内部形成熔融处理区。沿着切割预定线5使Y轴载物台111移动， 沿着切割预定线5在加工对象物1的内部形成熔融处理区。
而且，使X轴载物台109移动，在相邻的切割预定线5上照射激 光L,与上述相同，沿着相邻的切割预定线5在加工对象物1的内部 形成熔融处理区。通过反复进行以上动作，从右侧开始顺序地沿着各 条切割预定线5在加工对象物1的内部形成熔融处理区(S127)。另 外，在加工对象物1上照射线偏振光LP的激光L的情况下，成为图 45所示。即，使得激光L的线偏振光LP的朝向沿着加工对象物1的 切割预定线5那样，在加工对象物1上照射激光L。
其次，由90 。旋转调节单元203进行使1/2波长板205(图42) 配置在激光的光轴上的动作。由此，进行使从椭圆率调节单元201出 射的激光的偏振光旋转卯。的调节(S129)。
其次，从激光光源IOI发生激光L,把激光L照射在沿着加工对象物1的表面3的X轴方向延伸的切割预定线5上。图46是加工对 象物l的平面图。在加工对象物1上照射激光L,使得表示激光L的 椭圆偏振光EP的椭圆的长轴沿着加工对象物1的最下端的切割预定 线5。激光L的焦点P由于位于加工对象物1的内部，因此仅在加工 对象物1的内部形成熔融处理区。沿着切割预定线5使X轴载物台109 移动，沿着切割预定线5在加工对象物1的内部形成熔融处理区。
而且，使Y轴载物台111移动，在正上方的切割预定线5上照射 激光L,与上述相同，沿着相邻的切割预定线5在加工对象物1的内 部形成熔融处理区。通过反复进行以上动作，从下侧开始顺序地沿着 各条切割预定线在加工对象物1的内部形成熔融处理区(S131)。另 外，在加工对象物1上照射线偏振光LP的激光L的情况下，成为图 47所示。
接着，通过沿着切割预定线5弯曲加工对象物1，切割加工对象 物1(S133)。由此，把加工对象物1分割成硅芯片。
说明第3例的效果。如果依据第3例，则如图44以及图46所示， 在加工对象物1上照射脉沖激光L,使得表示脉冲激光L的椭圆偏振 光EP的椭圆的长轴的方向沿着切割预定线5。这样由于裂紋点沿着切 割预定线5的方向的尺寸比较大，因此能够用较少的冲击数形成沿着 切割预定线5的裂紋区。这样由于在第3例中能够有效地形成裂紋区， 因此能够提高加工对象物1的加工速度。另外，由于在冲击时所形成 的裂紋点在沿着切割预定线5的方向以外的方向几乎不延伸，因此能 够沿着切割预定线5精密地切割加工对象物1。这些效果在后面说明 的第4例中也相同。 [第4例]
对于本实施形态的第4例以与第3例的不同点为中心进行说明。 图48是该激光加工装置300的概略结构图。在激光加工装置300的构 成要素中，对于与图40所示的第3例中的激光加工装置200的构成要 素相同的要素通过标注相同的符号省略其说明。
激光加工装置300中没有设置第3例的90 。旋转调节单元203。通过6轴载物台213，能够以加工对象物1的厚度方向为轴旋转载置 台107的X—Y平面。由此，能够进行使从椭圆率调节单元201出射 的激光L的偏振光相对地旋转90。的调节。
作为本实施形态的第4例中的激光加工方法。在第4例中也进行 图43所示的第3例中的激光加工方法的步骤S101 步骤S123的动作。 在第4例中由于没有设置90。旋转调节单元203，因此不进行后面的 步骤S125的动作。
步骤S123以后，进行步骤S127的动作。通过至此为止的动作， 在第4例中也能够与第3例相同，如图44那样把加工对象物1进行加 工。然后，载物台控制单元115进行使6轴载物台213旋转90 °的控 制。通过该6轴载物台213的旋转，加工对象物1在X—Y平面中旋 转90。。由此，如图49所示，能够沿着与已经结束了改质区形成工 序的切割预定线5相交叉的切割预定线，对准椭圆偏振光EP的长轴。
而且，与步骤S127相同，通过在加工对象物1上照射激光L， 从右侧开始顺序地沿着各条切割预定线5在加工对象物1的内部形成 溶融处理区。最后，与步骤S133相同，切割加工对象物l，把加工对 象物1分割成硅芯片。
在以上说明的本实施形态的第3例以及第4例中，说明了由多光 子吸收产生的改质区形成。但是，本发明也可以不形成由多光子吸收 产生的改质区，使得表示椭圆偏振光的椭圆的长轴方向沿着加工对象 物的切割预定线那样，通过在加工对象物的内部对准焦点在加工对象 物上照射激光，切割加工对象物。由此，能够沿着切割预定线有效地 切割加工对象物。 [第5例]
本实施形态的第5例以及在后面说明的第6以及第7例通过调节 脉冲激光的功率大小或者包括聚光用透镜的光学系统的数值孔径的大 小，控制改质点的尺寸。所谓改质点，是用脉冲激光的1个脉冲的沖 击(即1个脉冲的激光照射)所形成的改质部分，通过汇集改质点构 成改质区。以裂紋点为例说明改质点的尺寸控制的必要性。如果裂紋点过大，则沿着切割预定线的加工对象物的切割精度下
降，另外，切割面的平坦性恶化。使用图50-图55说明这一点。图 50是使用了本实施形态的激光加工方法比较大地形成了裂紋点时的加 工对象物1的平面图。图51是沿着图50的切割预定线5上的LI一LI 切割了的剖面图。图52、图53、图54分别是沿着与图50的切割预定 线5正交的LI1—LII、 LIII—LIII、 LIV—LIV切割了的剖面图。从这 些图可知，如果裂紋点90过大，则裂紋点卯的大小的分散性也增大。 从而，如图55所示那样沿着切割预定线5的加工对象物1的切割的精 度恶化。另外，由于加工对象物1的切割面43的凹凸增大因此切割面 43的平坦性恶化。与此不同，如图56所示，如果使用本实施形态的 激光加工方法比较小地(例如20Mm以下)形成裂紋点90,则能够均 匀地形成裂紋点90，而且能够控制裂紋点卯从切割预定线的方向偏 离的方向的宽度。从而，如图57所示那样，能够提高沿着切割预定线 5的加工对象物1的切割精度或者切割面43的平坦性。
这样如果裂紋点过大，则不能够进行可以得到沿着切割预定线的 精密的切割或者平坦的切割面的切割。但是，对于厚度大的加工对象 物，如果裂紋点过小，则难以进行加工对象物的切割。
说明如果依据本实施形态则能够控制裂紋点的尺寸。如图7所示， 在峰值功率密度相同的情况下，聚光用透镜的倍率为100， NA为0.8 时的裂紋点的尺寸比聚光用透镜的倍率为50， NA为0.55时的裂紋点 的尺寸小。峰值功率密度如在前面说明过的那样，由于与激光的每一 个脉冲的功率，即脉冲激光的功率成比例，因此所谓峰值功率密度相 同意味着激光的功率相同。这样，在激光的功率相同而且光束点截面 积相同的情况下，能够进行控制使得如果加大聚光用透镜的数值孔径 (减小)，则能够减小(加大)裂紋点的尺寸。
另外，即使聚光用透镜的数值孔径相同，也能够进行控制使得如 果减小激光的功率(峰值功率密度)则减小裂紋点的尺寸，如果加大 激光的功率则加大裂紋点的尺寸。
由此，如从图7所示的曲线所知，通过加大聚光用透镜的数值孔径或者減小激光的功率，能够把裂紋点的尺寸控制为较小信号。反之， 通过减小聚光用透镜的数值孔径或者加大激光的功率，则能够把裂紋 点的尺寸控制为较大。
使用附图进一步说明裂紋点尺寸的控制。图58所示的例子是使 用预定的数值孔径的聚光用透镜，把脉冲激光L聚光在内部的加工对 象物1的剖面图。区域41是成为通过该激光照射引起多光子吸收的阈 值以上的电场强度的区域。图59是由该激光L的照射产生的多光子吸 收为原因所形成的裂紋点90的剖面图。另一方面，图60所示的例子 是使用比图58所示的例子大的数值孔径的聚光用透镜把激光L聚光在 内部的加工对象物1的剖面图。图61是由该激光L的照射产生的多光 子吸收为原因所形成的裂紋点90的剖面图。裂紋点90的高度h依赖 于区域41的加工对象物1的厚度方向中的尺寸，裂紋点卯的宽度w 依赖于与区域41的加工对象物1的厚度方向正交方向的尺寸。即，如 果减小区域41的这些尺寸则能够减小裂紋点90的高度h或者宽度w, 如果加大这些尺寸则能够加大裂紋点卯的高度h或者宽度。如果把图 59与图61进行比较则可知，在激光的功率相同的情况下，能够控制 成通过加大(减小)聚光用透镜的数值孔径，则能够减小(加大)裂 紋点90的高度h或者宽度w的尺寸。
进而，图62所示的例子是把比图58所示的例子小的功率的脉冲 激光L聚光在内部的加工对象物1的剖面图。在图62所示的例子中， 由于减小激光的功率，因此区域41的面积也比图58所示的区域41减 小。图63是由该激光的照射产生的多光子吸收为原因所形成裂紋点 90的剖面图。从图59与图63的比较可知，在聚光用透镜的数值孔径 相同的情况下，能够控制成如果减小(加大)激光的功率则减小(加 大)裂紋点90的高度h或者宽度w的尺寸。
进而，图64所示的例子是把比图60所示的例子小的功率的脉沖 激光L聚光在内部的加工对象物1的剖面图。图65是通过该激光L 的照射因多光子吸收所形成的裂紋点90的剖面图。由图59和图65的 比较可知，能够控制成如果加大(减小)聚光用透镜的数值孔径且减小(加大)激光的功率，能够控制裂紋点90的高度h和宽度w的尺 寸。
而表示成为能够形成裂紋点的电场强度的阈值以上的电场强度 的区域的区域41限定在焦点P及其附近的理由如下。本实施形态由于 利用高光束品质的激光光源，因此激光的聚光性高而且能够聚光到激 光的波长左右。从而，由于该激光的峰值形状成为高斯分布，因此成 为电场强度在光束的中心最强，随着离开中心的距离加大强度降低的 分布。在把激光实际上用聚光用透镜聚光的过程中，基本上在高斯分 布的状态下聚光。从而，区域41限定在焦点P及其附近。
如以上那样，如果依据本实施形态则能够控制裂紋点的尺寸。裂 紋点的尺寸考虑精密切割程度的要求，切割面中的平坦性程度的要求， 加工对象物的厚度大小而决定。另外，裂紋点的尺寸还能够考虑加工 对象物的材质决定。如果依据本实施形态，则由于能够控制改质点的 尺寸，因此对于厚度比较小的加工对象物通过减小改质点，能够沿着 切割预定线精密地切割，而且，能够进行切割面的平坦性出色的切割。 另外，通过加大改质点，在厚度比较大的加工对象物中也能够进行切 割。
另外，例如加工对象物的结晶方位根据具体原因，在加工对象物 物中有时存在切割容易的方向和切割困难的方向。在这样的加工对象 物的切割中，例如，如图56以及图57所示，减小沿着切割容易的方 向形成的裂紋点90的尺寸。另一方面，如图57以及图66所示，在与 切割预定线5正交的切割预定线的方向是切割困难的方向的情况下， 加大沿着该方向形成的裂紋点90的尺寸。另外，图66是沿着LXVI 一LXVI线切割了图57所示的加工对象物1的图。从而，在切割容易 的方向能够得到平坦的切割面，另外在切割困难的方向也能够进行切 割。
以上在裂紋点情况下说明了能够进行改质点尺寸的控制，而在熔 融处点或者折射率变化点的情况下可以说也是相同的。脉冲激光的功 率例如既能够用每一个脉冲的功率(J)表示，也能够用作为在每一个
76脉冲的功率上乘以激光的频率的值的平均输出(w)表示。以上各点
在后面说明的第6例以及第7例中也相同。
说明本实施形态的第5例中的激光加工装置。图67是该激光加 工装置400的概略结构图。对于激光加工装置400,以与图14所示的 第1例中的激光加工装置100的不同点为中心举行说明。
激光加工装置400具备调节从激光光源101出射的激光L的功率 的功率调节单元401。功率调节单元401例如具备多个ND (中密度) 滤光片和使各个ND滤光片移动到对于激光L的光轴垂直的位置或者 移动到激光L的光路以外的机构。ND滤光片是不改变功率的相对分 光分布而减弱光的强度的滤光片。多个ND滤光片的各个减光率不同。 功率调节单元401通过多个ND滤光片的某一个或者把它们组合起来， 调节从激光光源101出射的激光L的功率。即，使多个ND滤光片的 减光率相同，功率调节单元401通过改变移动到对于激光L的光轴垂 直配置的ND滤光片的个数，能够调节从激光光源101出射的激光L 的功率。
另外，功率调节单元401还可以具备对于线偏振光的激光L的光 轴配置为垂直的偏振光滤光片，以激光L的光轴为中心使偏振光滤光 片旋转所希望角度的机构。在功率调节单元401中通过以光轴为中心 使偏振光滤光片旋转所希望的角度，调节从激光光源101出射的激光 L的功率。
另外，通过用作为驱动电流控制装置一例的激光光源控制单元 102控制激光光源101的激励用半导体激光器的驱动电流，也能够调 节从激光光源101出射的激光L的功率。从而，激光功率能够由功率 调节单元401以及激光控制单元102的至少一方进行调节。如果仅用 激光光源控制单元102进行的激光L的功率调节就能够使改质区的尺 寸达到所希望的值，则就不需要功率调节单元401。以上所说的功率 调节通过激光加工装置的搡作者在后面说明的总体控制单元127中使 用键盘等输入功率大小进行。
激光加工装置400还具备入射由功率调节单元401调节了功率的
77激光而且配置成使得激光的光轴的朝向改变卯。的分色镜103;包括 多个把由分色镜103反射了的激光聚光的聚光用透镜的透镜选择机构 403;控制透镜选择机构403的透镜选择机构控制单元405。
透镜选择机构403具备聚光用透镜105a、 105b、 105c，以及支撑 这些透镜的支撑板407。包括聚光用透镜105a的光学系统的数值孔径， 包括聚光用透镜105b的光学系统的数值孔径，包括聚光用透镜105c 的光学系统的数值孔径分別不同。透镜选择机构403根据来自透镜选 择机构控制单元405的信号，通过使支撑板407旋转，从聚光用透镜 105a、 105b、 105c中把所希望的聚光用透镜配置在激光的光轴上。即， 透镜选择结构403是旋转器式。
另外，安装在透镜选择机构403中的聚光用透镜的个数不限于3 个，也可以是除此以外的数量。激光加工装置的操作者在后面说明的 总体控制单元127中通过使用键盘等输入数值孔径的大小或者选择聚 光用透镜105a、 105b、 105c中的哪一个的指示，进行聚光用透镜的选 择，即数值孔径的选择。
在激光加工装置400的载置台107中，放置照射由聚光用透镜 105a~ 105c中配置在激光L的光轴上的聚光用透镜聚光了的激光的加 工对象物1。
总体控制单元127与功率调节单元401电连接。图67省略了该 图示。通过在总体控制单元127中输入功率的大小，总体控制单元127 控制功率调节单元401，由此调节功率。
图68是示出总体控制单元127的一个例子的一部分的框图。总 体控制单元127具备尺寸选择单元411，相关关系存储单元413以及 图像生成单元415。在尺寸选择单元411中，激光加工装置的搡作者 使用键盘等输入脉冲激光的功率的大小或者包括聚光用透镜的光学系 统的数值孔径的大小。在该例中，代替直接输入数值孔径的大小，也 可以进行选择聚光用透镜105a、 105b、 105c的某一个的输入。这种情 况下，在总体控制单元127中预先登录着聚光用透镜105a、 105b、 105c 的各个数值孔径，包括所选择的聚光用透镜的光学系统的数值孔径的数据自动地输入到尺寸选择单元411中。
在相关关系存储单元413中，预先存储着脉冲激光的功率的大小 和数值孔径大小的组与改质点的尺寸的相关关系。图69是示出该相关 关系的表的一例。在该例中，在数值孔径的栏目中对于聚光用透镜 105a、 105b、 105c的每一个，登录着包括这些透镜的光学系统的数值 孔径。在功率的栏目中登录着由功率调节单元401调节的脉冲激光的 功率的大小。在尺寸的栏目中登录着通过相对应的組的功率与数值孔 径的组合所形成的改质点的尺寸。例如，在功率为1.24xlO"(W/ cm2),数值孔径为0.55所形成的改质点的尺寸是120pm。该相关关 系的数据例如能够在激光加工之前通过进行在图58-图65中说明过 的实验得到。
通过在尺寸选择单元411中输入功率的大小以及数值孔径的大 小，尺寸选择单元411从相关关系存储单元413选择与这些大小相同 的值的组，把与该组相对应的尺寸的数据传送到监视器129。
单元411传送到图像生成单元415。图像生成单元415根据该尺寸的 数据生成该尺寸的改质点的图像数据，传送到监视器129。由此，在 监视器129中还显示改质点的图像。从而，能够在激光加工之前了解 改质点的尺寸或者改质点的形状。
能够固定功率的大小，使数值孔径的大小可变。这种情况的表如 图70所示。例如，把功率固定为1.49 xio11 (W/cm2)，在数值孔 径为0.55时所形成的改质点的尺寸是150pm。另外，也能够固定数 值孔径的大小，使功率的大小可变。这种情况下的表如图71所示。例 如，把数值孔径固定为0.8，功率为1.19 xio11 (W/cm2)时所形成 的改质点的尺寸是30 p m。
其次，使用图67说明本实施形态的第5例中的激光加工方法。 加工对象物l是硅晶片。在第5例中，与图15所示的第l例中的加工 方法相同，进行步骤S101 步骤Slll的动作。
在步骤Slll以后，如上述说明的那样，把功率以及数值孔径的大小输入到总体控制单元127中。根据所输入的功率的数据，由功率 调节单元401调节激光L的功率。根据所输入的数值孔径的数据，经 过透镜选择机构控制单元405,通过透镜选择机构403选择聚光用透 镜调节数值孔径。另外，这些数据输入到总体控制单元127的尺寸选 择单元411 (图68)中。由此，在监视器129上显示通过1个脉冲的 激光L的照射在加工对象物1的内部形成的熔融处理点的尺寸以及熔 融处理点的形状。
而且，与图15所示的第1例中的激光加工方法相同，进行步骤 S113 步骤S115的动作。由此，把加工对象物1分割成硅芯片。
其次，对于本实施形态的第6例，以与第5例的不同点为中心进 行说明。图72是该激光加工装置500的概略结构图。激光加工装置 500的构成要素中，对于与图67所示的第5例中的激光加工装置400 的构成要素相同的要素通过标注相同的符号，省略其说明。
激光加工装置500在功率调节单元401与分色镜103之间的激光 的光轴上配置着光束扩展器501。光束扩展器501是倍率可变的，由 光束扩展器501进行调节使得激光的光束直径加大。光束扩展器501 是数值孔径调节装置的一个例子，另外，激光加工装置500代替透镜 选择机构403具备1个聚光用透镜105。
激光加工装置500的动作与第5例的激光加工装置的动作的不同 点是根据输入到总体控制单元127中的数值孔径的大小的数值孔径的 调节。以下，说明这一点。总体控制单元127与光束扩展器501电连 接。图72省略了该图示。通过在总体控制单元127中输入数值孔径的 大小，总体控制单元127进行改变光束扩展器501的倍率的控制。由 此，调节入射到聚光用透镜105中的激光的光束直径的扩大率。从而， 即使聚光用透镜105是1个，也能够进行加大包括聚光用透镜105的 光学系统的数值孔径的调节。使用图73以及图74说明这一点。
图73示出没有配置光束扩展器501时的由聚光用透镜105进行 的激光的聚光。另一方面，图74示出配置着光束扩展器501时的由聚
80光用透镜105进行的激光的聚光。如果把图73与图74进行比较则可 知，如果以没有配置光束扩展器501时的包括聚光用透镜105的光学 系统的数值孔径为基准，则在第6例中能够调节使得加大数值孔径。 [第7例]
其次，对于本实施形态的第7例，以与第5例以及第6例的不同 点为中心进行说明。图75是该激光加工装置600的概略结构图。在激 光加工装置600的构成要素中，对于与第5例以及第6例中的激光加 工装置的构成要素相同的要素通过标注相同的符号省略其说明。
激光加工装置600代替光束扩展器501，在分色镜103与聚光用 透镜105之间的激光L的光轴上配置着可变光阑601。通过改变可变 光阑601的开口的大小调节聚光用透镜105的有效直径。可变光阑601 是数值孔径调节装置的一个例子。另外，激光加工装置600具备进行 改变可变光阑601的开口大小的可变光阑控制单元603。可变光阑控 制单元603由总体控制单元127进行控制。
激光加工装置600的动作与第5例以及第6例的激光加工装置的 动作的不同点是根据输入到总体控制单元127的数值孔径大小的数值 孔径的调节。激光加工装置600根据所输入的数值孔径的大小通过改 变可变光阑601的开口的大小，进行缩小聚光用透镜105的有效直径 的调节。由此，即使聚光用透镜105是1个，也能够进行调节使得减 小包括聚光用透镜105的光学系统的数值孔径。使用图76以及图77 说明这一点。
图76示出没有配置可变光阑时的由聚光用透镜105进行的激光L 的聚光。另一方面，图77示出配置着可变光阑601时的由聚光用透镜 105进行的激光L的聚光。如果把图76以及图77进行比较则可知， 如果以没有配置可变光阑时的包括聚光用透镜105的光学系统的数值 孔径为基准，则能够像在第3例中減小数值孔径那样进行调节。
其次，说明本实施形态的第5例~第7例的变形例。图78是在 本实施形态的激光加工装置的变形例中具备的总体控制单元127的框 图。总体控制单元127具备功率选择单元417以及相关关系存储单元413。在相关关系存储单元413中预先存储着图17所示的相关关系的 数据。激光加工装置的操作者通过键盘等在功率选择单元417中输入 改质点所希望的尺寸。改质点的尺寸考虑加工对象物的厚度或者材质 等决定。通过该输入，功率选择单元417从相关关系存储单元413选 择与该尺寸相同的值的尺寸相对应的功率，把该功率的数据传送到功 率调节单元401。由此，通过在调节为该功率大小的激光加工装置中 进行激光加工，能够形成所希望尺寸的改质点。该功率大小的数据还 传送到监视器129，显示功率的大小。在该例中，数字孔径固定而功 率可变。另外，与输入的尺寸相同的值的尺寸没有存储在相关关系存 储单元413中的情况下，向功率调节单元401以及监视器129发送与 最接近的值的尺寸相对应的功率的数据。这一点在以下说明的变形例 中也相同。
图79是本实施形态的激光加工装置的其它变形例中具备的总体 控制单元127的框图。总体控制单元127具备数值孔径选择单元419 以及相关关系存储单元413。与图78的变形例的不同之点在于不是选 择功率而是选择数值孔径。在相关关系存储单元413中预先存储着图 70所示的数据。激光加工装置的操作着通过键盘等在数值孔径选择单 元419中输入改质点的所希望的尺寸。由此，数值孔径选择单元419 从相关关系存储单元413选择与该尺寸相同的值的尺寸相对应的数值 孔径，把该数据孔径的数据传送到透镜选择机构控制单元405,光束 扩展器501或者可变光阑控制单元603。由此，通过在调节为该数值 孔径的大小的激光加工装置中进行激光加工，能够形成所希望尺寸的 改质点。该数值孔径的大小的数据还传送到监视器129,显示数值孔 径的大小。在该例中，功率固定而数值孔径可变。
图80是本实施形态的激光加工装置的又一个变形例中具备的总 体控制单元127的框图。总体控制单元127具备组选择单元421以及 相关关系存储单元413。与图78以及图79的例子的不同之点是选择 功率以及数值孔径的双方。在相关关系存储单元413中预先存储着图 69的功率以及数值孔径的组与尺寸的相关关系的数据。激光加工装置的搡作者通过键盘等在组选择单元421中输入改质点的所希望的尺 寸。由此，组选择单元421从相关关系存储单元413选择与该尺寸相 同的值的尺寸相对应的功率以及数值孔径的组。所选择的组的功率的 数据传送到功率调节单元401。另一方面，所选择的组的数值孔径的 数据传送到透镜选择机构控制单元405,光束扩展器501或者可变光 阑控制单元603。从而，通过在调节为该组的功率以及数值孔径的大 小的激光加工装置中进行激光加工，能够形成所希望尺寸的改质点。 该组的功率以及数值孔径的大小的数据还传送到监视器219，显示功 率以及数值孔径的大小。
如果依据这些变形例，则能够控制改质点的尺寸。从而，通过缩 小改质点的尺寸，能够沿着加工对象物的切割预定线精密地切割，还 能够得到平坦的切割面。加工对象物的厚度大的情况下，通过加大改 质点的尺寸，能够进行加工对象物的切割。
本实施形态的第8例通过调节脉冲激光的重复频率的大小或者脉 冲激光的焦点的相对移动速度的大小，控制用1个脉冲激光形成的改 质点和用随后的1个脉冲激光形成的改质点之间的距离。即，控制相 邻的改质点之间的距离。以下把该距离作为间距p进行说明。对于间 距p的控制以裂紋区为例进行说明。
把脉沖激光的重复频率记为f (Hz)，把加工对象物的X轴栽物 台或者Y轴载物的移动速度记为v (mm/sec)。这些载物台的移动 速度是脉冲激光的焦点的相对移动的速度的一例。把由脉冲激光的1 次冲击所形成的裂紋部分称为裂紋点。从而，在切割预定线5的每个 单位长度所形成的裂纹点的数量n如下。
n= f/v
在每个单位长度所形成的裂紋点数量n的倒数相当于间距p。 p= 1/n
从而，如果调节脉冲激光的重复频率的大小以及脉冲激光的焦点 的相对移动速度的大小中的至少一个，则能够调节间距p。即，通过
83加大重复频率f (Hz)或者减小载物台的移动速度v (mm/sec)，则 能够把间距控制为较小。反之，通过减小重复频率f (Hz)或者加大 栽物台的移动速度v (mm/sec),则能够把间距p控制为较大。
而间距p与切割预定线5方向中的裂紋点的尺寸d的关系有图 81-图83所示的3种。图81~图83是沿着通过本实施形态的激光加 工形成了裂紋区的加工对象物的切割预定线5的部分的平面图。裂紋 点90用1个脉冲的脉冲激光形成。通过沿着切割预定线并列形成多个 裂紋点90,形成裂紋区9。
图81示出间距p比尺寸d大的情况。沿着切割预定线5在加工 对象物的内部断续地形成裂紋区9。图82示出间距p与尺寸d大致相 等的情况。沿着切割预定线5在加工对象物的内部连续地形成裂紋区 9。图83示出间距p比尺寸d小的情况。沿着切割预定线5在加工对 象物的内部连续地形成裂紋区9。
如果依据图81，则由于裂紋区9沿着切割预定线5不连续，因此 切割预定线5的位置保持某种程度的强度。从而，在激光加工以后进 行加工对象物的切割工序时，容易进行加工对象物的处理。如果依据 图82以及图83，则由于沿着切割预定线5连续地形成裂紋区9，因此 能够容易地进行以裂紋区9为起点的加工对象物的切割。
如果依据图81则由于间距p比尺寸d大，如果依据图82则由于 间距p与尺寸d大致相等，因此能够防止通过脉冲激光的照射由多光 子吸收产生的区域与已经形成的裂紋点90相重叠。其结果，能够減小 裂紋点的尺寸的分散性。即，如果依据本发明可知，如果通过脉沖激 光的照射由多光子吸收产生的区域与已经形成的裂紋点卯相重叠，则 在该区域中所形成的裂紋点卯的尺寸的分散性增大。如果裂紋点卯 的尺寸的分散性增大，则难以沿着切割预定线精密地切割加工对象物， 另外，切割面的平坦性也将恶化。而如果依据图81以及图82,则由 于可以减小裂紋点的尺寸的分散性，因此能够沿着切割预定线精密地 切割加工对象物，而且能够使切割面平坦。
如以上说明的那样，如果依据本实施形态的第8例，则通过调节
84脉冲激光的重复频率的大小或者脉冲激光的焦点的相对移动速度的大 小，能够控制间距p。由此，通过考虑加工对象物的厚度或者材质等 改变间距P,能够进行与加工对象物相对应的激光加工。
另外，对于能够进行间距p的控制，以裂紋点情况进行了说明， 而在熔融处理点或者折射率变化点的情况下可以说也是相同的。其中， 对于熔融处理点或者折射率变化点，即使产生与已经形成的熔融处理 点或者折射率变化点的重叠也不存在问题。另外，所谓脉冲激光的焦 点的相对移动，既可以是固定脉冲激光的焦点使加工对象物移动，也 可以是固定加工对象物使脉冲激光的焦点移动，还可以是使加工对象 物与脉沖激光的焦点相互沿着相反方向移动，还可以使加工对象物与 脉沖激光的焦点的速度不同而且沿着相同方向移动。
对于本实施形态的第8例中的激光加工装置，以与图14所示的 第1例中的激光加工装置100的不同点为中心，使用图14进行说明。 激光光源101是Q开关激光器。图84是激光光源101所具备的Q开 关激光器的概略结构图。Q开关激光器具备隔开预定间隔配置的反射 镜51、 53，配置在反射镜51与反射镜53之间的激光媒介55，在激光 媒介55上加入激励用的输入的激励源57，配置在激光媒介55与反射 镜51之间的Q开关59。激光媒介55的材料例如是Nd: YAG。
在利用Q开关59提高了谐振器的损失的状态下，通过从激励源 57在激光媒介55上加入激励输入，使激光媒介55的反相分布上升到 预定值。然后，通过成为利用Q开关59降低了谐振器的损失的状态， 瞬时振荡存储的功率，发生脉冲激光L。根据来自激光光源控制单元 102的信号S (例如超声波脉冲的重复频率的变化)进行控制使得Q 开关59成为高的状态。从而，能够根据来自激光光源控制单元102的 信号S,调节从激光光源101出射的脉冲激光的重复频率。激光光源 控制单元102成为频率调节装置的一个例子。重复频率的调节通过激 光加工装置的使用者在后面说明的总体控制单元127中使用键盘等输 入重复频率的大小进行。以上是激光光源101的详细情况。
在激光加工中，通过使加工对象物1沿着X轴方向或者Y轴方向移动，沿着切割预定线形成改质区。从而，例如，在沿着x轴方向
形成改质区的情况下，通过调节X轴载物台109的移动速度，能够调 节脉沖激光的焦点的相对移动速度。另外，在沿着Y轴方向形成改质 区的情况下，通过调节Y轴载物台111的移动速度，能够调节脉沖激 光的焦点的相对移动速度。这些载物台的移动速度的调节由载物台控 制单元115控制。载物台控制单元115成为速度调节装置的一个例子。 速度的调节通过激光加工装置的使用者在后面说明的总体控制单元 127中使用键盘等输入速度的大小进行。另外，通过使焦点P能够移 动，调节其移动速度，还能够调节脉冲激光的焦点的相对移动速度。
第8例中的激光加工装置的总体控制单元127在第l例中的激光 加工装置的总体控制单元127中还添加了其它的功能。图85是示出第 8例中的激光加工装置的总体控制单元127的一例的一部分的框图。 总体控制单元127具备距离运算单元141,尺寸存储单元143以及图 像生成单元145。在距离运算单元141中输入脉冲激光的重复频率的 大小以及载物台109、 lll的移动速度的大小。这些输入由激光加工装 置的搡作者使用键盘等进行。
距离运算单元141利用上述的公式(n = f/v， p=l/n),运算 相邻的改质点之间的距离(间距)。距离运算单元141把该距离数据 传送到监视器129。由此，在监视器129上显示所输入的频率的大小 以及根据速度的大小形成的改质点之间的距离。
另外，该距离数据还传送到图像生成单元145。在尺寸存储单元 113中预先存储着在该激光加工装置中形成的改质点的尺寸。图像生 成单元145根据该距离数据和存储在尺寸存储单元143中的尺寸的数 据，生成由该距离和尺寸所形成的改质区的图像数据传送到监视器 129。由此，在监视器129上还显示改质区的图像。从而，能够在激光 加工之前了解相邻的改质点之间的距离或者改质区的形状。
距离运算单元141还可以如以下那样利用公式(n = f/v， p-l /n)运算改质点之间的距离。首先，生成预先登录了重复频率的大小 和载物台109、 111的移动速度与改质点之间的距离的关系的表，把该表的数据存储在距离运算单元141中。通过把重复频率的大小以及载 物台109、 111的移动速度的大小输入到距离运算单元141，距离运算 单元141从上述表中读出在这些大小的条件下所生成的改质点中的改 质点之间的距离。
另外，还可以固定重复频率的大小而使载物台的移动速度的大小 可变。反之，也可以固定栽物台的移动速度的大小而使重复频率的大 小可变。在这些情况下，在距离运算单元141中通过使用上述的公式 或者表，进行用于在监视器129上显示改质点之间的距离或者改质区 的图像的处理。
如以上那样，通过在图85所示的总体控制单元127中输入重复 频率的大小或者载物台的移动速度的大小，运算相邻的改质点之间的 距离。输入相邻的改质点之间的所希望的距离，也可以控制重复频率 的大小或者载物台的移动速度的大小。以下说明这一点。
图86是示出第8例中所具备的总体控制单元127的其它例子的 一部分的框图。总体控制单元127具备频率运算单元147。激光加工 装置的使用者通过键盘等在频率运算单元147中输入相邻的改质点之 间的距离的大小。该距离的大小考虑加工对象物的厚度或者材质等决 定。通过该输入，频率运算单元147按照上述公式或者表，运算用于 成为该距离的大小的频率。在该例中载物台的移动速度固定。频率运 算单元147把所运算的数据传送到激光光源控制单元102。通过在调 节为该频率大小的激光加工装置中把加工对象物进行激光加工，能够 使相邻的改质点之间的距离成为所希望的大小。该频率大小的数据还 传送到监视器129,显示该频率的大小。
图87是示出第8例中所具备的总体控制单元127的又一个例子 的一部分的框图。总体控制单元127具备速度运算单元149。与上述 相同，在速度运算单元149中输入相邻的改质点之间的距离的大小。 通过该输入，速度运算单元149按照上述公式或者表，运算用于成为 该距离的大小的载物台移动速度。在该例中重复频率固定。速度运算 单元149把所运算的数据传送到载物台控制单元115。在调节为该载物台移动速度的大小的激光加工装置中把加工对象物进行激光加工， 能够使相邻的改质点之间的距离成为所希望的大小。该载物台移动速
度的大小的数据还传送到监视器129，显示该载物台移动速度的大小。
图88是示出第8例所具备的总体控制单元127的又一个例子的 一部分的框图。总体控制单元127具备组合运算单元151。与图86以 及图87的情况的不同之点在于运算重复频率以及载物台移动速度的 这两者。与上述相同，把相邻的改质点之间的距离的大小输入到组合 运算单元151。组合运算单元151根据上述7>式或者表，运算用于成 为该距离的大小的重复频率以及载物台移动速度。
组合运算单元151运算的数据传送到激光光源控制单元102以及 载物台控制单元115。激光光源控制单元102调节激光光源101使得 成为所运算的重复频率的大小。载物台控制单元115调节载物台109、 111使得成为所运算的载物台移动速度的大小。通过用进行了这些调 节的激光加工装置把加工对象物进行激光加工，能够使相邻的改质点 之间的距离成为所希望的大小。所运算的重复频率的大小以及载物台 移动速度的大小的数据还传送到监视器129,显示所运算的这些值。
其次，说明本实施形态的第8例中的激光加工方法。加工对象物 l是硅晶片。在第8例中，与第15图所示的第l例中的激光加工方法 相同，进行步骤S101-步骤Slll的动作。
在步骤Slll以后，决定用1个脉冲的脉沖激光所形成的熔融处 理点中的相邻熔融处理点之间的距离，即间距p的大小。间距p考虑 加工对象物1的厚度或者材质等决定。间距p的大小输入到图88所示 的总体控制单元127。
而且，与图15所示的第1例中的激光加工方法相同，进行步骤 S113-步骤S115的动作。由此，把加工对象物1分割成硅芯片。
如以上说明的那样，如果依据第8例，则通过脉冲激光的重复频 率的大小的调节，或者X轴载物台109、 Y轴载物台111的移动速度 的大小的调节，能够控制相邻的熔融处理点的距离。通过考虑加工对 象物1的厚度或者材质等改变距离的大小，能够进行与目的相对应的加工。
本实施形态的第9例通过改变照射在加工对象物上的激光对于加 工对象物的入射方向中的激光的焦点位置，沿着入射方向并列形成多 个改质区。
对于多个改质区说明以裂紋区为例进行说明。图89是使用本实 施形态的第9例中的激光加工方法，在加工对象物1的内部形成了 2 个裂紋区9的加工对象物1的斜视图。
对于2个裂紋区9的形成方法简单地进行说明。首先，把脉冲激 光L的焦点对准加工对象物1的内部的背面21附近，沿着切割预定线 5使焦点移动的同时在加工对象物1上照射脉冲激光L。由此，沿着切 割预定线5在加工对象物1的内部的背面21附近形成裂紋区9( 9A)。 然后，把脉沖激光L的焦点对准加工对象物1的内部的表面3附近， 沿着切割预定线5使焦点移动的同时在加工对象物1上照射脉沖激光 L。通过该照射，沿着切割预定线5在加工对象物1的内部的表面3 附近形成裂紋区9 (9B)。
而且，如图90所示，从裂紋区9A、 9B自然地生长裂紋91。详 细地讲，分别从裂紋区9A向背面21的方向，从裂紋区9A(9B)向 裂紋区9B (9A)的方向，从裂紋区9B向表面3的方向自然生长，由 此，在沿着切割预定线5的加工对象物1的面，即成为切割面的面上， 能够形成沿着加工对象部1的厚度方向延长伸展了的裂紋9。从而， 仅人为地加入比较小的力或者不加入力就能够自然地沿着切割预定线 5切割加工对象物1。
如以上那样，如果依据第9例，则通过形成多个裂紋区9，增加 切割加工对象物1时的成为起点的位置。从而，如果依据第9例，则 即使在加工对象物1的厚度比较大的情况下或者加工对象物1的材质 难以生长裂紋区9形成后的裂紋91的情况下等，也能够进行加工对象 物1的切割。
另外，在只是2个裂紋区9而难以切割的情况下，形成3个以上
89的裂紋区9。例如，如图91所示，能够在裂紋区9A与裂紋区9B之间 形成裂紋区9C。另外，如果是激光的入射方向，则如图92所示，还 能够沿着与加工对象物1的厚度方向正交的方向切割。
在本实施形态的第9例中，最好从对于脉冲激光L入射的加工对 象物的入射面(例如表面3)的远方开始顺序地形成多个裂紋区9。例 如在图89中，首先形成裂紋区9A，然后形成裂紋区9B。如果从对于 入射面接近的一方开始顺序地形成裂紋区9，则在后面形成的裂紋区9 形成时所照射的脉冲激光L由前面已经形成了的裂紋区9散射。由此， 由构成后面形成的裂紋区9的1个冲击的脉冲激光L所形成的裂紋部 分(裂紋点)在尺寸方面产生分散性。从而，不能够均匀地形成在后 面形成的裂紋区9。与此不同，由于如果从对于入射面的远方开始顺 序形成裂紋区9，则不产生上述散射，因此能够均匀地形成在后面形 成的裂紋区9。
但是，在本实施形态的第9例中，多个裂紋区9的形成顺序不限 定于上述，既可以从对于加工对象物的入射面接近的一方开始顺序地 形成，还可以随机地形成。所谓随机地形成，例如在图91中，首先形 成裂紋区9C，接着形成裂紋区9B，然后使激光的入射方向相反，最 后形成裂紋区9A。
另外，对于多个改质区的形成，以裂紋区的情况进行了说明，而 在熔融处理区或者折射率变化区的情况下可以说也是相同的。另外， 对于脉冲激光进行了说明，而对于连续波激光可以说也是相同的。
本实施形态的第9例中的激光加工装置采用与图14所示的第1 例中的激光加工装置IOO相同的结构。在第9例中，由Z轴载物台113 调节加工对象物1的厚度方向中的焦点p的位置。由此，例如，在加
工对象物1的厚度方向中，能够把焦点p调节为从厚度一半的位置接 近或者远离入射面(表面3)的位置，或者调节到厚度的大致一半的 位置。
这里，使用图93以及图94说明由Z轴载物台进行的加工对象物 的厚度方向中的焦点P的位置调节。在本实施形态的第9例中，以加工对象物的表面(入射面)为基准把加工对象物的厚度方向中的激光
的焦点位置调节到加工对象物的内部所希望的位置。图93示出加工对 激光L的焦点P位于加工对象物1的表面3的状态。如图94所示， 如果使Z轴栽物台朝向聚焦用透镜105进行z移动，则焦点P从表面 3移动到加工对象物1的内部。焦点P在加工对象物1的内部中的移 动量是Nz(N是加工对象物l对于激光L的折射率)。从而，通过考 虑加工对象物1对于激光L的折射率使Z轴载物台移动，能够控制加 工对象物1的厚度方向中的焦点P的位置。即，把焦点P在加工对象 物1的厚度方向中的所希望的位置作为从表面3到加工对象物1的内 部的距离(Nz)。使加工对象物1沿着厚度方向移动通过用上述折射 率(N)除该距离(Nz)得到的移动量(z)。由此，能够使焦点P对 准上述所希望的位置。
如在第l例中说明过的那样，通过载物台控制单元115根据焦点 数据，移动控制Z轴载物台113，使得可见光的焦点对准表面3。在可 见光的焦点位于表面3的Z轴载物台113的位置中，调整激光加工装 置1使得激光L的焦点P也位于表面3上。另外，总体控制单元127 输入并存储在图93以及图94中说明过的移动量(z)的数据。
其次，使用图95,说明本实施形态的第9例中的激光加工方法。 图95是用于说明该激光加工方法的流程图。加工对象物l是硅晶片。
步骤S101与图15所示的第1例的步骤S101相同。接着测定加 工对象物1的厚度。根据厚度的测定结果以及加工对象物1的折射率， 决定加工对象物1的Z轴方向的移动量(z) (S103)。该移动量是为 了使激光L的焦点P位于加工对象物1的内部，以对于加工对象物1 的表面3的激光L的焦点为基准的加工对象物1的Z轴方向的移动量。 即，决定加工对象物l的厚度方向中的焦点P的位置。考虑加工对象 物1的厚度、材质等决定焦点P的位置。在本实施形态中，使用用于 使焦点P位于加工对象于1的内部的背面附近的第1移动量的数据和 用于使焦点P位于表面3附近的第2移动量的数据。最初形成的熔融 处理区使用第1移动量的数据形成。接着形成的熔融处理区使用第2移动量的数据形成。这些移动量的数据输入到总体控制单元127中。
步骤S105以及步骤S107与图15所示的第1例的步骤S105以及 步骤S107相同。在步骤S107中运算了的焦点数据传送到载物台控制 单元115。载物台控制单元115根据该焦点数据使Z轴载物台113进 行Z轴方向的移动(S109)。由此，观察用光源117的可见光的焦点 位于表面3上。在Z轴载物台113的该位置中，脉冲激光L的焦点P 位于表面3上。另外，摄影数据处理单元125根据摄影数据，运算包 括切割预定线5的加工对象物1的表面3的放大图像数据。该放大图 像数据经过总体控制单元127传送到监视器129,由此在监视器129 上显示切割预定线5附近的放大图像。
在总体控制单元127中输入预先在步骤S103中决定了的第1移 动量的数据，该移动量的数据传送到载物台控制单元115。载物台控 制单元115根据该移动量的数据，通过Z轴载物台113使加工对象物 1沿着Z轴方向移动，使得激光L的焦点P位于成为加工对象物1的 内部的位置(Slll)。该内部的位置是加工对象物1的背面附近。
接着，与图15所示的第1例的步骤S113相同，沿着切割预定线 5形成在加工对象物1的内部形成熔融处理区(S113)。熔融处理区 形成在加工对象物1的内部中的背面附近。
接着，与步骤S111相同，根据第2移动量的数据，由Z轴栽物 台113使加工对象物1沿着Z轴方向移动，使得激光L的焦点P位于 成为加工对象物1的内部的表面3附近的位置(S115)。而且，与步 骤S113相同，在加工对象物1的内部形成熔融处理区(S117)。在该 步骤中，在加工对象物1的内部的表面3附近形成熔融处理区。
最后，通过沿着切割预定线5弯曲加工对象物1，切割加工对象 物1(S119)。由此，把加工对象物l分割成硅芯片。
说明本实施形态的第9例的效果。如果依据第9例，则通过沿着 入射方向并列形成多个改质区，增加切割加工对象物1时成为起点的 位置。例如，在加工对象物1的激光的入射方向的尺寸比较大的情况 下，或者加工对象物1是难以从改质区生长裂紋的材质的情况下，只
92是1个沿着切割预定线5的改质区则难以进行加工对象物1的切割。 从而，在这样的情况下，通过像本实施形态这样形成多个改质区，能 够容易地切割加工对象物1。 [第10例]
本实施形态的第10例通过调节加工对象物的厚度方向中的激光 的焦点位置，控制加工对象物的厚度方向中的改质区的位置。
对于该位置控制以裂紋区为例进行说明。图96是使用本实施形 态的第IO例中的加工激光加工方法，在加工对象物物1的内部形成了 裂紋区9的加工对象物1的斜视图。脉冲激光L的焦点越过加工对象 物1的脉冲激光的表面(入射光面)3,对准加工对象物l的内部。而 且在加工对象物1的厚度方向把焦点调节到厚度的大致一半的位置。 如果在这些条件下沿着切割预定线5在加工对象物1上照射脉冲激光 L,则沿着切割预定线在加工对象物1的厚度一半的位置及其附近形成 裂紋区9。
图97是图96所示的加工对象物1的部分剖面图。裂紋区9形成 以后，从裂紋区9向表面3以及背面21自然地生长裂紋91。如果在 加工对象物l的厚度方向，在厚度一半的位置及其附近形成裂紋区9， 则例如在加工对象物1的厚度比较大的情况下，能够使自然成长的裂 紋91与表面3 (背面21)的距离比较长。从而，沿着加工对象物l的 切割预定线5的切割预定位置保持某种程度的强度。从而，在激光加 工结束以后进行加工对象物1的切割工序时，容易进行加工对象物的 处理。
图98是包括与图96同样地使用本实施形态的第IO例中的激光 加工方法形成的裂紋区9的加工对象物1的斜视图。在加工对象物1 的厚度方向，在把脉冲激光L的焦点调节到从厚度一半的位置接近表 面(入射面)3的位置形成图98所示的裂紋区9。裂紋区9形成在加 工对象物1的内部中的表面3 —侧。图99是图98所示的加工对象物 l的部分剖面图。由于裂紋区9形成在表面3—侧，因此自然生长的 裂紋91到达表面3或者其附近。从而，由于在表面3易于产生沿着切割预定线5的切割，因此能够容易地切割加工对象物1。
特别是，在加工对象物1的表面3上形成着电子器件或者电极图 形的情况下，如果把裂紋区9形成在表面3附近，则能够防止在加工 对象物1的切割时损伤电子器件等。即，通过使裂紋91从裂紋区9向 加工对象物1的表面3以及背面21的方向生长，切割加工对象物1。 既有只是裂紋91的自然生长就能够进行切割的情况，也有除去裂紋 91的自然生长以外人为地使裂紋91生长进行切割的情况。如果裂紋 区9与表面3的距离比较长，则在表面3 —侧裂紋91的生长方向的偏 移加大。由此，裂紋91有时到达电子器件等的形成区，由于该到达损 伤电子器件等。如果把裂紋区9形成在表面3附近，则由于裂紋区9 与表面3的距离比较短，因此能够减小裂紋91的生长方向的偏移。从 而，能够不损伤电子器件等进行切割。但是，如果在过于接近表面3 的位置形成裂紋区9，则裂紋区9形成在表面3上。因此，裂紋区9 本身的随机形状显现在表面3上，成为表面3的屑片的原因，切割精 度恶化。
另外，还能够在加工对象物1的厚度方向把脉冲激光L的焦点调 节到从厚度一半的位置远离表面3的位置，形状裂紋区9。这种情况 下，裂紋区9形成在加工对象物1的内部中的背面21—侧。
图100是包括与图96同样地使用了本实施形态的第IO例中的激 光加工方法形成的裂紋区9的加工对象物1的斜视图。图100所示的 X轴方向的裂紋区9是在加工对象物1的厚度方向把脉冲激光L的焦 点调节到从厚度一半的位置远离表面(入射面)3的位置而形成的。 另一方面，Y轴方向的裂紋区9是把焦点调节到从厚度一半的位置接 近表面3的位置而形成的。X轴方向的裂紋区9与Y轴方向的裂紋区 9立体交叉。
在加工对象物l例如是半导体晶片的情况下，沿着X轴方向以及 Y轴方向分别平行地形成多个裂紋区9。由此，在半导体晶片中网格 形地形成裂紋9，以网格形的裂紋区为起点分割成各个芯片。如果X 轴方向的裂紋区9与Y轴方向的裂紋区9在加工对象物1的厚度方向
94中的位置都相同，则产生X轴方向的裂紋区9与Y轴方向的裂紋区9 正交的位置。在正交的位置由于裂紋区重叠，因此难以使X轴方向的 切割面与Y轴方向的切割面高精度地正交。由此，在正交的位置妨碍 加工对象物1的精密的切割。
与此不同，如图100所示，在加工对象物1的厚度方向，如果使 X轴方向的裂紋区9的位置与Y轴方向的裂紋区9的位置不同，则能 够防止X轴方向的裂紋区9与Y轴方向的裂紋区9重叠。从而，能够 进行加工对象物1的精密的切割。
另外，最好在X轴方向的裂紋区9以及Y轴方向的裂紋区9中， 在前面已经形成的裂紋区9的表面(入射面)3 —侧形成在后面形成 的裂紋区9。如果在前面形成的裂紋区9的背面21 —侧形成后面形成 的裂紋区9，则在成为X轴方向的切割面与Y轴方向的切割面正交场 所的位置，在后面形成的裂紋区9形成时所照射的脉冲激光L由前面 已经形成了的裂紋区9散射。由此，在后面形成的裂紋区9中，在成 为上述正交场所的位置所形成的部分的尺寸与在其它位置所形成的部 分的尺寸之间产生分散性。从而，不能够均匀地形成在后面形成的裂 紋区9。
与此不同，如果在前面形成的裂紋区9的表面3—侧形成后面形 成的裂紋区9，则由于在成为上述正交场所的位置不发生脉冲激光L 的散射，因此能够均匀地形成在后面形成的裂紋区9。
如以上说明的那样，如果依据本实施形态的第10例，则通过调 节加工对象物的厚度方向中的激光的焦点位置，能够控制加工对象物 的厚度方向中的改质区的位置。通过考虑加工对象物的厚度或者材质 等改变焦点位置，能够进行与加工对象物相对应的激光加工。
另外，对于能够进行改质区的位置控制，以裂紋区的情况进行了 说明，而即使在熔融处理区或者折射率变化区的情况下可以说也是相 同的。另外，对于脉冲激光进行了说明，而对于连续波激光可以说也 是相同的。
本实施形态的第IO例中的激光加工装置采用与图14所示的第1例中的激光加工装置IOO相同的结构。在第10例中，由z轴载物台 113调节加工对象物1的厚度方向中的焦点P的位置。由此，例如， 能够把焦点P在加工对象物1的厚度方向中，调节到从厚度一半的位 置接近或者远离入射面(表面3)的位置，或者调节到厚度的大致一 半的位置。另外，通过使聚光用透镜105沿着Z轴方向移动，也能够 进行这些调节或者使激光的焦点对准加工对象物的内部。从而，在本 发明中，由于存在加工对象物1沿着其厚度方向移动的情况以及聚光 用透镜105沿着加工对象物1的厚度方向移动的情况，因此加工对象 物1的厚度方向中的加工对象物1的移动量作为相对移动量或者其它 的相对移动量。
由Z轴载物台进行的加工对象物的厚度方向中的焦点P的位置调 节与在图93以及图94中说明过的第9例相同。
在第10例中，摄影数据处理单元125根据摄影数据运算用于使 观察用光源117发生的可见光的焦点对准表面3的焦点数据。根据该 焦点数据，载物台控制单元115通过移动控制Z轴载物台113，使得 可见光的焦点对准表面3。在使可见光的焦点位于表面3上的Z轴载 物台113的位置，激光加工装置1调整激光L的焦点P使得也位于表 面3上。从而，焦点数据是为了使焦点P位于表面(入射面)3所必 需的加工对象物1的厚度方向中的加工对象物1的其它相对移动量的 一个例子。摄影数据处理单元125具有运算其它的相对移动量的功能。
总体控制单元127输入并存储在图93以及图94说明过的移动量 (z)的数据。即，总体控制单元127具有存储加工对象物1的厚度方 向中的加工对象物的相对移动量的数据的功能。总体控制单元127由 载物台控制单元115以及Z轴载物台113,在加工对象物1的厚度的 范围内调节由聚光用透镜105聚光了的脉冲激光的焦点位置。
使用图14所示的第1例中的激光加工装置以及图15所示的第1 例中的激光加工方法的流程图说明本实施形态的第10例中的激光加 工方法。加工对象物l是硅晶片。
步骤S101与图15所示的第1例的步骤S101相同。接着，与图15所示的第1例的步骤S103相同，测定加工对象物l的厚度。根据 厚度的测定结果以及加工对象物1的折射率，决定加工对象物1的Z 轴方向的移动量(z) (S103)。该移动量是为了使激光L的焦点P 位于加工对象物l的内部，以位于加工对象物1的表面3的激光L的 焦点为基准的加工对象物1的Z轴方向的移动量。即，决定加工对象 物1的厚度方向中的焦点P的位置。Z轴方向的移动量(z)是加工对 象物1的厚度方向中的加工对象物的相对移动量的数据的一个例子。 考虑加工对象物1的厚度、材质、加工的效果(例如加工对象物的处 理容易，能够容易地切割)等决定焦点P的位置。该移动量的数据输 入到总体控制单元127。
步骤S105以及步骤S107与图15所示的第1例的步骤S105以及 107相同。在步骤S107中运算的焦点数据是加工对象物1的Z轴方向 的其它的相对移动量的数据。
该焦点数据传送到载物台控制单元115。载物台控制单元115根 据该焦点数据使Z轴载物台113进行Z轴方向的移动(S109)。由此， 观察用光源117的可见光的焦点位于表面3上。在Z轴载物台113的 该位置，脉沖激光L的焦点P位于表面3上。另外，摄影数据处理单 元125根据摄影数据，运算包括切割预定线5的加工对象物1的表面 3的放大图像数据。该放大图像数据经过总体控制单元127传送到监 视器129,由此在监视器129上显示切割预定线5附近的放大图像。
在总体控制单元127中预先输入在步骤S103中决定了的相对移 动量数据，该移动量数据传送到载物台控制单元115。载物台控制单 元115根据该移动量数据，由Z轴载物台113使加工对象物1沿着Z 轴方向移动，使得激光L的焦点P位于成为加工对象物1的内部的位 置(Sill)。
步骤S113以及步骤S115与图15所示的步骤S113以及步骤S115 相同。根据以上过程，把加工对象物1分割成硅芯片。
说明本实施形态的第IO例的效果。如果依据第10例，则调节加 工对象物1的厚度方向中的焦点P的位置，在加工对象物1上照射脉
97冲激光L,形成改质区。由此，能够控制加工对象物1的厚度方向中 的改质区的位置。从而，通过根据加工对象物1的材质、厚度、加工 效果等，改变加工对象物1的厚度方向中的改质区的位置，能够进行 与加工对象物1相对应的切割加工。
如果依据本发明的激光加工方法以及激光加工装置，则能够在加 工对象物的表面上不发生熔融或者偏离切割预定线的分割，切割加工 对象物。从而，能够提高通过切割加工对象物制作的产品(例如，半 导体芯片，压电器件芯片，液晶等显示装置)的成品率或者生产性。
权利要求
1. 一种加工对象物切割方法，特征在于具备在晶片状加工对象物的内部对准焦点照射激光，在所述加工对象物的内部形成多光子吸收产生的改质区，沿着所述加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起点区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割所述加工对象物的工序。
2. —种加工对象物切割方法，特征在于 具备在晶片状加工对象物的内部对准焦点，在焦点处的峰值功率密度 为1Xl()Sw/cr^以上而且脉冲宽度为lps以下的条件下照射激光，在 所述加工对象物的内部形成包括裂纹区的改质区，并且沿着所述加工 对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开该入 射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起点区的 工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
3. —种加工对象物切割方法，特征在于具备在晶片状加工对象物的内部对准焦点，在焦点处的峰值功率密度为1Xl()SW/ci^以上而且脉冲宽度为ljas以下的条件下照射激光，在 所述加工对象物的内部形成包括熔融处理区的改质区，并且沿着所述 加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开 该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起点 区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
4. 一种加工对象物切割方法，特征在于 具备在晶片状加工对象物的内部对准焦点，在焦点处的峰值功率密度为1Xl()SW/cn^以上而且脉冲宽度为lps以下的条件下照射激光，在 所述加工对象物的内部形成包括折射率发生了变化的折射率变化区的 改质区，并且沿着所述加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象 物的激光入射面到离开该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所 述改质区构成切割起点区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
5. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特征在于从所述激光光源出射的激光包含脉冲激光。
6. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于所谓所述加工对象物的内部对准焦点照射激光，是把1个激光光 源出射的激光聚光，在所述加工物的内部对准焦点照射激光。
7. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于所谓所述加工对象物的内部对准焦点照射激光，是把从多个激光 光源出射的各个激光在所述加工对象物的内部对准焦点，从不同方向 进行照射。
8. 根据权利要求7所述的加工对象物切割方法，特征在于 所述多个激光光源出射的各个激光从所述加工对象物的表面入射。
9. 根据权利要求7所述的加工对象物切割方法，特征在于 所述多个激光光源包括出射从所述加工对象物的表面入射的激光的激光光源和出射从所述加工对象物的背面入射的激光的激光光源。
10. 根据权利要求7所述的加工对象物切割方法，特征在于 所述多个激光光源包括沿着所述切割预定线成列阵形配置的激光光源的光源单元。
11. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于相对于在所述加工对象物的内部对准的激光的焦点，移动所述加 工对象物形成所述改质区。
12. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于所述加工对象物包括玻璃。
13. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于所述加工对象物包括压电材料。
14. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于所述加工对象物包括半导体材料。
15. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特征在于所述加工对象物是对所照射的激光具有透射性的材料。
16. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于在所述加工对象物的表面形成了电子器件或电极图形。
17. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，使得 向所述加工对象物的厚度方向产生割裂，沿所述切割预定线切割所述 加工对象物。
18. 根据权利要求1 4的任一项所述的加工对象物切割方法，特 征在于在所述加工对象物的表面上形成有多个电路部分， 在所述多个电路部分中相互邻接的电路部分之间形成有间隙，在 朝向该间隙的所述加工对象物的内部对准激光的焦点。
19. 一种加工对象物切割方法，特征在于 具备-在半导体材料构成的晶片状的加工对象物的内部对准焦点，在焦点处的峰值功率密度为lX108W/cm2以上而且脉冲宽度为l(as以下的 条件下照射激光，在所述加工对象物的内部形成改质区，并且沿着所 述加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离 开该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起 点区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
20. —种加工对象物切割方法，特征在于具备在压电材料构成的晶片状的加工对象物的内部对准焦点，在焦点处的峰值功率密度为1Xl()Sw/cn^以上而且脉冲宽度为lps以下的条 件下照射激光，在所述加工对象物的内部形成改质区，并且沿着所述 加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开 该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起点 区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
21. 根据权利要求19或20所述的加工对象物切割方法，特征在于在所述加工对象物的表面上形成有多个电路部分，在所述多个电路部分中相互邻接的电路部分之间形成有间隙，在 朝向该间隙的所述加工对象物的内部对准激光的焦点。
22. 根据权利要求21所述的加工对象物切割方法，特征在于 在所述多个电路部分中以不被激光照射的角度聚光激光。
23. —种加工对象物切割方法，特征在于 具备在半导体材料构成的晶片状的加工对象物的内部对准焦点照射激 光，在所述加工对象物内部形成熔融处理区，该熔融处理区为山单品 结构变成非晶结构的区域、由单晶结构变成多晶结构的区域、或者由 单晶结构变成包含非晶结构以及多晶结构的区域，并且沿着所述加工 对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开该入 射面一定距离的位置之间的区域中，由所述熔融处理区构成切割起点 区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割 所述加工对象物的工序。
24. 根据权利要求23所述的加工对象物切割方法，特征在于 通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，使得向所述加工对象物的厚度方向产生割裂，沿所述切割预定线切割所述 加工对象物。
全文摘要
能够在加工对象物的表面上进行不发生熔融或者偏离切割预定线的分割的加工对象物切割方法，其特征在于，具备在晶片状加工对象物的内部对准焦点照射激光，在所述加工对象物的内部形成多光子吸收产生的改质区，沿着所述加工对象物的切割预定线，在从所述加工对象物的激光入射面到离开该入射面一定距离的位置之间的区域中，由所述改质区构成切割起点区的工序；通过对所述加工对象物施加力，以所述切割起点区为起点，切割所述加工对象物的工序。
文档编号B23K26/40GK101502913SQ200910009409
公开日2009年8月12日 申请日期2001年9月13日 优先权日2000年9月13日
发明者内山直己, 和久田敏光, 福世文嗣, 福满宪志 申请人:浜松光子学株式会社