(57)【要約】【課題】より簡単に低エネルギのレーザ光でレーザ加工を施すことができる方法を提供すること。【解決手段】被加工物の表面の一部に、被加工物よりも加工しきい値の低い材料からなる損傷形成起点部を配置した被加工物を準備する。損傷形成起点部にレーザ光を照射した後に損傷形成起点部がない部分にレーザ光を照射し、損傷形成起点部を起点として損傷を形成する。レーザ光の強度は、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、かつ、被加工物の加工しきい値未満である。【選択図】図１
2014097508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面の一部に損傷形成起点部を配置した被加工物を準備するステップと、
前記損傷形成起点部にレーザ光を照射した後に、連続して前記被加工物に直接レーザ光を照射することで、前記損傷形成起点部を起点として前記被加工物に損傷を形成するステップと、を有し、
前記損傷形成起点部は、前記被加工物よりも加工しきい値の低い材料からなり、
前記レーザ光の強度は、前記損傷形成起点部の加工しきい値を超え、かつ、前記被加工物の加工しきい値未満である、
レーザ加工方法。
【請求項２】
前記損傷形成起点部は、金属、合金、金属化合物または金属酸化物からなる、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記被加工物は、誘電体からなる、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記損傷は、前記被加工物の表面に形成された溝である、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工方法を用いる、電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射することにより損傷を形成するレーザ加工方法、およびこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造において、格子状に区画形成された電子デバイスを個々の電子デバイスにチップ状に分割する工程が必須である。また、個々の電子デバイス上の所望の位置に穴あけ加工をすることやその他微細な加工を施すことなども求められている。昨今、これらの工程にレーザ加工装置が用いられることが主流となりつつある。これらの工程に用いられるレーザ加工装置は、スループットの向上や難加工材料への対応などのために、高出力かつ超短パルスのものが多く、高エネルギで加工を行う。しかしながら、省エネや、加工時間の短縮、被加工物へのダメージ低減、飛散物の低減、装置価格などの観点からは、低エネルギでの加工を行うことが望ましい。
【０００３】
特許文献１には、無機材料上に金属系材料またはプラスチック系材料からなる被膜を形成することで、より少ないエネルギで無機材料にレーザ加工を施すことができる技術が開示されている。この技術では、被膜を形成した部位にのみレーザ加工を行う。また、レーザ光を照射した後、エッチングを行うために被膜を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のレーザ加工方法には、レーザ光を照射した後、被膜を除去する工程が必要であるため、工程が煩雑になり、製造コストが増大するという問題がある。また、レーザ加工を行う部位すべてについて被膜を形成しなければならないため、製造コストが増大するという問題もある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、より簡単に低エネルギのレーザ光でレーザ加工を施すことができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のレーザ加工方法に関する。
【０００８】
［１］その表面の一部に損傷形成起点部を配置した被加工物を準備するステップと、前記損傷形成起点部にレーザ光を照射した後に、連続して前記被加工物に直接レーザ光を照射することで、前記損傷形成起点部を起点として前記被加工物に損傷を形成するステップと、を有し、前記損傷形成起点部は、前記被加工物よりも加工しきい値の低い材料からなり、前記レーザ光の強度は、前記損傷形成起点部の加工しきい値を超え、かつ、前記被加工物の加工しきい値未満である、レーザ加工方法。
［２］前記損傷形成起点部は、金属、合金、金属化合物または金属酸化物からなる、［１］に記載のレーザ加工方法。
［３］前記被加工物は、誘電体からなる、［１］または［２］に記載のレーザ加工方法。
［４］前記損傷は、前記被加工物の表面に形成された溝である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【０００９】
また、本発明は、以下の電子デバイスの製造方法に関する。
【００１０】
［５］［１］〜［４］のいずれか一項に記載のレーザ加工方法を用いる、電子デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーザ加工方法によれば、より簡単に低エネルギのレーザ光でレーザ加工を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａ〜Ｄは、損傷形成起点部の配置例を示す図である。
【図２】図２Ａ〜Ｃは、損傷形成起点部のパターニング例を示す図である。
【図３】図３Ａ，Ｂは、ＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図４】図４Ａ，Ｂは、Ａｌからなる厚さ１００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図５】図５Ａ，Ｂは、Ａｌからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図６】図６Ａ，Ｂは、Ｍｏからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図７】図７Ａ，Ｂは、Ａｌからなる厚さ１００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図８】図８Ａ，Ｂは、Ａｌからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図９】図９Ａ，Ｂは、Ｍｏからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【図１０】図１０Ａ，Ｂは、Ａｌからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したサファイア基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のレーザ加工方法は、（１）その表面の一部に損傷形成起点部を配置した被加工物を準備する第１ステップと、（２）レーザ光を被加工物に照射する第２ステップとを含む。以下、各ステップについて詳細に説明する。
【００１４】
（１）第１ステップ
第１ステップでは、その表面の一部に損傷形成起点部を配置した被加工物を準備する。
【００１５】
被加工物の種類は、特に限定されない。被加工物の例には、ガラス、シリコン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム、窒化ケイ素、サファイア、アルミナ、ガリウム砒素、水晶、ダイヤモンドなどの誘電体が含まれる。また、被加工物は、他の材料に積層されていてもよい。たとえば、被加工物は、ＳＯＳ基板、ＳＯＱ基板またはＳＯＧ基板などの積層基板の一部であってもよい。
【００１６】
本発明のレーザ加工方法は、被加工物の表面の一部に、被加工物よりも加工しきい値の低い材料からなる損傷形成起点部を配置することを特徴の一つとする。損傷形成起点部の材料の種類は、被加工物の加工しきい値よりも加工しきい値が低ければ特に限定されない。たとえば、損傷形成起点部の材料は、照射されるレーザ光に対する吸収係数が被加工物よりも高い材料である。損傷形成起点部の材料の例には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＭｏからなる群から選択される１または２以上の金属元素からなる純金属、合金または金属化合物や、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される１または２以上の金属酸化物などが含まれる。
【００１７】
損傷形成起点部の形成方法は、特に限定されない。たとえば、損傷形成起点部が純金属または合金からなる場合、金属薄膜を被加工物表面に貼り付けてもよいし、スパッタリングや真空蒸着などの薄膜形成手法によって金属薄膜を形成してもよい。その他、めっきや印刷、インクジェットなどの様々な手法を用いることができる。また、フォトリソグラフィーなどの方法により、被加工物表面にパターニングされた金属薄膜を形成してもよい（図２参照）。一方、損傷形成起点部が金属酸化物からなる場合、金属酸化物の粉末を含む組成物を損傷形成起点部に塗布し乾燥させればよい。また、損傷形成起点部は、被加工物に直接配置してもよいし、接着性を向上させるために接着剤を介して配置してもよい。
【００１８】
図１は、損傷形成起点部の配置例を示す図である。図２は、損傷形成起点部のパターニング例を示す図である。これらの図に示されるように、損傷形成起点部１は、被加工物２の表面（レーザ光３を照射される面）に配置してもよいし（図１Ａ参照）、被加工物２の側面に配置してもよいし（図１Ｂおよび図１Ｃ参照）、被加工物２の裏面（レーザ光３を照射されない面）に配置してもよい（図１Ｄ参照）。また、被加工物の表面または裏面に損傷形成起点部を配置する場合、損傷形成起点部１を格子状に区画形成された電子デバイス群の周囲に円形状に配置してもよいし（図２Ａ参照）、電子デバイス群の周囲に多角形状に配置してもよいし（図２Ｂ参照）、電子デバイス群の周囲に点状に配置してもよい（図２Ｃ参照）。また、損傷形成起点部の厚みは、特に限定されないが、例えば２０ｎｍ〜２０μｍである。
【００１９】
被加工物に損傷形成起点部を形成する手順も、特に限定されない。たとえば、単一の被加工物に損傷形成起点部のみを独立した工程で形成してもよいし、半導体デバイス、ＭＥＭＳデバイスのように、表面や内部に複数の構造を有する被加工物において、それらの構造を作製する工程中で同時に、損傷形成起点部を形成してもよい。
【００２０】
（２）第２ステップ
第２ステップでは、第１ステップで準備した被加工物にレーザ光を照射して、被加工物に損傷を形成する。このとき、表面の一部に配置された損傷形成起点部にレーザ光を照射した後に、連続して被加工物の損傷形成起点部が配置されていない部分（以下「ベア部分」という）に直接レーザ光を照射することで、損傷形成起点部を起点として被加工物に損傷を形成する。このように本発明のレーザ加工方法は、損傷形成起点部にレーザ光を照射した後に、連続してベア部分にレーザ光を照射することを特徴の一つとする。
【００２１】
レーザ光の照射開始位置は、特に限定されない。たとえば、損傷形成起点部からレーザ光を照射開始してもよい。また、ベア部分でレーザ光を照射開始した後、損傷形成起点部にレーザ光を照射し、さらにその後、ベア部分にレーザ光を照射してもよい。いずれの場合であっても、損傷形成起点部を起点としてベア部分にも損傷を形成することができる。
【００２２】
たとえば、被加工物が誘電体基板である場合、基板の表面、裏面または側面の一部に配置された損傷形成起点部から、基板の面方向に沿ってレーザ光の集光点を移動させることで、基板に溝を形成することができる。また、基板の表面または裏面の一部に配置された損傷形成起点部から、基板の厚み方向に沿ってレーザ光の集光点を移動させることで、基板に穴を形成することができる。
【００２３】
レーザ光は、パルスレーザ光および連続発振（ＣＷ）レーザ光のいずれでもよい。パルスレーザ光、ＣＷレーザ光のどちらの場合でも、レーザ光の照射エネルギと、被加工物および損傷形成起点部の物性値とがこの現象に関係する。パルスレーザ光の場合、１パルス毎に発生する熱エネルギが、被加工物上で連続する必要があり、パルスレーザ光の繰返し周波数およびパルス幅、ならびにレーザ照射位置と被加工物との相対的な位置の変化量がパラメータとなる。
【００２４】
パルスレーザ光の照射条件として、繰返し周波数が高く、パルス幅が大きくなるほど、熱の連続性が維持され、ＣＷレーザ光の加工形態に近づき、加工の継続性は高まる。しかし、パルスレーザ光の方が加工点に供給する熱エネルギの制御性が良い。
【００２５】
ここで、損傷形成起点部を起点として損傷を形成した後、ベア部分にも継続して損傷が形成される理由について、推察されるメカニズム（第１説および第２説）を説明する。しかしながら、損傷が形成されるメカニズムは、これらに限定されるものではない。
【００２６】
Ａ）第１説
損傷形成起点部から損傷が形成されると、損傷が形成された部分からその周辺部へ熱の移動が発生する。この熱によって被加工物のバンドギャップの値が低下し、加工しきい値が低下するため、ベア部分も低エネルギのレーザ光で加工が継続される。この現象は加工中に、被加工物上で熱エネルギが連続する状態を必要とするものと推測される。
【００２７】
Ｂ）第２説
損傷形成起点部にレーザ光が照射され、損傷形成起点部で加工が開始されると、加工点付近は高温の状態となる。被加工物が熱伝導の良い物質の場合、熱の拡散が速く、加工点から離れるのに従って急速に温度が低下する。このように温度勾配が急になると、高温部と低温部で熱によるストレスが発生する。また、加工点付近では加工による衝撃波も発生する。これらの要因が組み合わされて、レーザ光による加工と同時に、格子欠陥がレーザ加工点付近に形成され、この格子欠陥にレーザ光が作用することで、ベア部分も、低エネルギのレーザ光で加工が継続されるものと推測される。
【００２８】
レーザ光の強度は、損傷形成起点部の加工しきい値を超えれば特に限定されないが、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、かつ、被加工物の加工しきい値未満であることが好ましい。ここで「加工しきい値」とは、損傷を形成せずにその物体へ照射できるレーザ光の最大量をいう。具体的には、レーザ光のエネルギ密度やピークパワー密度などにより、加工しきい値を特定することが可能である。
【００２９】
材料には、照射されるレーザ光に対する固有の加工しきい値がある。このため、レーザ加工を行うには、加工しきい値を超えるレーザ光の強度を有するレーザ光を照射する必要がある。すなわち、本来、被加工物の加工しきい値未満のレーザ光の強度を有するレーザ光を照射しても、被加工物に損傷は形成されない。しかし、本発明によれば、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、被加工物の加工しきい値未満のレーザ光の強度を有するレーザ光でベア部分に損傷を形成することが可能となる。
【００３０】
被加工物に所望の加工をするには、レーザ光の照射条件を決定するため、予め被加工物及び損傷形成起点部の加工しきい値を測定する必要がある。ここで、加工しきい値を測定する方法は、特に限定されない。たとえば、レーザを被加工物及び損傷形成起点部に対して、低いピークパワー密度の条件から、徐々に高めていき、被加工物に損傷が形成されないピークパワー密度の最大量を加工しきい値とすることで測定できる。
【００３１】
加工しきい値の測定のための手段は、特に限定されないが、加工しきい値の測定のためのレーザ加工装置とその各構成要素について、以下に説明する。
【００３２】
このレーザ加工装置は、少なくとも、被加工物に照射するレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を被加工物に照射する光学系と、光学系（レーザ光）と被加工物とを相対的に移動させる駆動部とを有する。
【００３３】
レーザ光源の種類は、特に限定されず、例えば、ＨｏレーザやＥｒレーザ、各種半導体レーザなどを用いることができる。また、発振するレーザ光は、パルスレーザ光であってもよいし、ＣＷレーザ光であってもよい。
【００３４】
光学系は、所望の位置に集光点が位置するように、レーザ光源から出射されたレーザ光を被加工物に照射する。通常、光学系は、レーザ光のビーム径を最適化するテレスコープ光学系や、レーザ光を所望の位置に集光させる集光レンズなどを含む。
【００３５】
駆動部は、レーザ光が被加工物の所望の加工位置に照射されるように、光学系（レーザ光）と被加工物とを相対的に移動させる。駆動部は、被加工物を載置するステージを移動させてもよいし、光学系を移動させてもよいし、ステージおよび光学系の両方を移動させてもよい。
【００３６】
その他、加工しきい値の測定のためのレーザ加工装置は、被加工物を載置するステージや、所望の位置に集光点を位置させるための自動照準システムなどを有していてもよい。
【００３７】
本発明の実施のためのレーザ加工装置は、例えば、加工しきい値の測定のための装置と同じ構成の装置であってもよく、特にこれに限られない。
【００３８】
本発明のレーザ加工方法は、被加工物の表面に溝を形成できる。たとえば、被加工物がウェハ形状のものである場合、被加工物の表面に形成した溝を起点として、ウェハをチップ状に分割することができる。この場合、レーザ照射前もしくはレーザ照射後にダイシングテープに被加工物を密着させて、ブレーキング装置、エキスパンド装置などを用いて、溝を起点として被加工物を分割することが可能である。
【００３９】
以上のように、本発明のレーザ加工方法は、損傷形成起点部を起点としてベア部分に損傷を形成することで、損傷形成起点部を除去する工程なしに、より簡単に低エネルギのレーザ光でレーザ加工を施すことができる。本発明のレーザ加工方法は、例えば電子デバイスの製造などに好適である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【００４１】
［実施例１］
被加工物として、ＳｉＣ単結晶基板（厚さ３５５μｍ）を準備した。ＳｉＣ単結晶基板の表面に真空蒸着を用いてＡｌまたはＭｏからなる薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行い、損傷形成起点部を形成した。損傷形成起点部の厚さは、１００ｎｍまたは４００ｎｍ（材料がＡｌの場合）、あるいは４００ｎｍ（材料がＭｏの場合）である。
【００４２】
まず、パルスレーザ光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅１９０ナノ秒、繰り返し周波数５００ｋＨｚ）を損傷形成起点部を形成していないＳｉＣ基板に照射して、ＳｉＣ基板の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の表面に損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００４３】
図３は、ＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。図３Ａは、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図３Ｂはピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００４４】
図３Ａに示されるように、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、ＳｉＣ基板に損傷を形成できなかったが、図３Ｂに示されるように、ピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、ＳｉＣ基板に損傷を形成できた。
【００４５】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板の加工しきい値は、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００４６】
同様に、パルスレーザ光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅１９０ナノ秒、繰り返し周波数５００ｋＨｚ）を、損傷形成起点部を形成したＳｉＣ基板の損傷形成起点部に照射した後に、ＳｉＣ基板のベア部分に照射して、損傷形成起点部の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の表面に損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００４７】
図４は、Ａｌからなる厚さ１００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないＳｉＣ基板のベア部分である。図４Ａは、ピークパワー密度１．０７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図４Ｂは、ピークパワー密度１．１５×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００４８】
図４Ａに示されるように、ピークパワー密度１．０７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができなかったが、図４Ｂに示されるように、ピークパワー密度１．１５×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができた。
【００４９】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に形成した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度１．０７×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度１．１５×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００５０】
また、図４Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度１．１５×１０８Ｗ／ｃｍ２）のパルスレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の加工しきい値は、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることから、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を形成することで、約１／５の低エネルギのレーザ光でＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。
【００５１】
図５は、Ａｌからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないＳｉＣ基板のベア部分である。図５Ａは、ピークパワー密度１．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図５Ｂは、ピークパワー密度１．４５×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００５２】
図５Ａに示されるように、ピークパワー密度１．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができなかったが、図５Ｂに示されるように、ピークパワー密度１．４５×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができた。
【００５３】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度１．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度１．４５×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００５４】
また、図５Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度１．４５×１０８Ｗ／ｃｍ２）のパルスレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の加工しきい値は、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることから、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を形成することで、約１／４の低エネルギのレーザ光でＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。
【００５５】
図６は、Ｍｏからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を配置したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないＳｉＣ基板のベア部分である。図６Ａは、ピークパワー密度０．６３×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図６Ｂは、ピークパワー密度０．７１×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００５６】
図６Ａに示されるように、ピークパワー密度０．６３×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができなかったが、図６Ｂに示されるように、ピークパワー密度０．７１×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成することができた。
【００５７】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度０．６３×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度０．７１×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００５８】
また、図６Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度０．７１×１０８Ｗ／ｃｍ２）のパルスレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の加工しきい値は、ピークパワー密度６．１１×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度６．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることから、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を形成することで、約１／９の低エネルギのレーザ光でＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。
【００５９】
［実施例２］
被加工物として、ＳｉＣ単結晶基板（厚さ３５５μｍ）を準備した。ＳｉＣ単結晶基板の表面に真空蒸着を用いてＡｌまたはＭｏからなる薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行い、損傷形成起点部を形成した。損傷形成起点部の厚さは、１００ｎｍまたは４００ｎｍ（材料がＡｌの場合）、あるいは４００ｎｍ（材料がＭｏの場合）である。
【００６０】
まず、ＣＷレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を損傷形成起点部を形成していないＳｉＣ基板に照射して、ＳｉＣ基板の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の表面に損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００６１】
ピークパワー密度が１．０２×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したが、ＳｉＣ基板の表面に損傷を形成することができなかった。当該ピークパワー密度は実施設備において出力可能な最大値である。すなわち、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板の加工しきい値は、１．０２×１０８Ｗ／ｃｍ２を超えることがわかる。
【００６２】
同様に、ＣＷレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を、損傷形成起点部を形成したＳｉＣ基板の損傷形成起点部に照射した後に、ＳｉＣ基板のベア部分に照射して、損傷形成起点部の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の表面に損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００６３】
図７は、Ａｌからなる厚さ１００ｎｍの損傷形成起点部を形成したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を形成していないＳｉＣ基板のベア部分である。図７Ａは、ピークパワー密度０．７８×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図７Ｂは、ピークパワー密度０．８０×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００６４】
図７Ａに示されるように、ピークパワー密度０．７８×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できなかったが、図７Ｂに示されるように、ピークパワー密度０．８０×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できた。
【００６５】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度０．７８×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度０．８０×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００６６】
また、図７Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度０．８０×１０８Ｗ／ｃｍ２）のＣＷレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を配置することで、より低エネルギのレーザ光でＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。また、ＣＷレーザ光の場合、連続波であるために、加工に必要な出力は大きくなる（ピークパワー密度換算値は同じ）ので、低いピークパワー密度で損傷の形成が可能になることで、レーザ出力の増大を抑制できる。
【００６７】
図８は、Ａｌからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を形成したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないＳｉＣ基板のベア部分である。図８Ａは、ピークパワー密度０．８６×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図８Ｂは、ピークパワー密度０．８７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００６８】
図８Ａに示されるように、ピークパワー密度０．８６×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できなかったが、図８Ｂに示されるように、ピークパワー密度０．８７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できた。
【００６９】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度０．８６×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度０．８７×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００７０】
また、図８Ｂに示されるように、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度０．８７×１０８Ｗ／ｃｍ２）のＣＷレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を形成することで、より低エネルギのレーザ光で損傷を形成できることがわかる。また、ＣＷレーザ光の場合、連続波であるために、加工に必要な出力は大きくなる（ピークパワー密度換算値は同じ）ので、低いピークパワー密度で損傷の形成が可能になることで、レーザ出力の増大を抑制できる。
【００７１】
図９は、Ｍｏからなる厚さ４００ｎｍの損傷形成起点部を形成したＳｉＣ基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないＳｉＣ基板のベア部分である。図９Ａは、ピークパワー密度０．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真であり、図９Ｂは、ピークパワー密度０．３９×１０８Ｗ／ｃｍ２のパルスレーザ光を照射したＳｉＣ基板の表面の写真である。
【００７２】
図９Ａに示されるように、ピークパワー密度０．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、ＳｉＣ基板に損傷を形成できなかったが、図９Ｂに示されるように、ピークパワー密度０．３９×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、ＳｉＣ基板に損傷を形成できた。
【００７３】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該ＳｉＣ基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度０．３７×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度０．３９×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００７４】
また、図９Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、ＳｉＣ基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度０．３９×１０８Ｗ／ｃｍ２）のＣＷレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。すなわち、ＳｉＣ基板の表面の一部に損傷形成起点部を配置することで、より低エネルギのレーザ光でＳｉＣ基板に損傷を形成できることがわかる。また、ＣＷレーザ光の場合、連続波であるために、加工に必要な出力は大きくなる（ピークパワー密度換算値は同じ）ので、低いピークパワー密度で損傷の形成が可能になることで、レーザ出力の増大を抑制できる。
【００７５】
［実施例３］
被加工物として、サファイア単結晶基板（厚さ１２０μｍ）を準備した。サファイア単結晶基板の表面に真空蒸着を用いてＡｌからなる薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行い、損傷形成起点部を形成した。損傷形成起点部の厚さは、４００ｎｍである。
【００７６】
まず、ＣＷレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を損傷形成起点部を形成していないサファイア基板に照射して、サファイア基板の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、サファイア基板の表面に損傷を形成した。集光点は、サファイア基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００７７】
ピークパワー密度１．０２×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したが、サファイア基板に損傷を形成できなかった。当該ピークパワー密度は実施設備において出力可能な最大値である。サファイア基板は波長１０６４ｎｍのレーザ光に対して吸収が極めて少なく、損傷を形成するためには非常に高いピークパワー密度のＣＷレーザ光の照射を必要とする。
【００７８】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該サファイア基板の加工しきい値は、少なくともピークパワー密度１．０２×１０８Ｗ／ｃｍ２を超えることがわかる。
【００７９】
同様に、ＣＷレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を、損傷形成起点部を配置したサファイア基板の損傷形成起点部に照射した後に、サファイア基板のベア部分に照射して、損傷形成起点部の加工しきい値を測定した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、サファイア基板の表面に損傷を形成した。集光点は、サファイア基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、４.３４μｍであった。ステージの移動速度は、４００ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００８０】
図１０は、サファイア基板にレーザ加工を行った後の加工周辺部の写真である。破線は、加工開始位置を示し、左側から右側方向に加工をした。左側の白い部分が損傷形成起点部であり、右側の灰色の部分が損傷形成起点部を配置していないサファイア基板のベア部分である。図１０Ａは、ピークパワー密度０．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したサファイア基板の表面の写真であり、図１０Ｂは、ピークパワー密度０．２９×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射したサファイア基板の表面の写真である。
【００８１】
図１０Ａに示されるように、ピークパワー密度０．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できなかったが、図１０Ｂに示されるように、ピークパワー密度０．２９×１０８Ｗ／ｃｍ２のＣＷレーザ光を照射した場合は、損傷形成起点部に損傷を形成できた。
【００８２】
以上の結果から、以上の条件でレーザ光を照射した場合の当該サファイア基板に配置した当該損傷形成起点部の加工しきい値は、ピークパワー密度０．２７×１０８Ｗ／ｃｍ２を超え、ピークパワー密度０．２９×１０８Ｗ／ｃｍ２未満であることがわかる。
【００８３】
また、図１０Ｂから、損傷形成起点部の加工しきい値を超え、サファイア基板の加工しきい値未満のレーザ光の強度（ピークパワー密度０．２９×１０８Ｗ／ｃｍ２）のＣＷレーザ光で、損傷形成起点部を起点としてサファイア基板に損傷を形成できることがわかる。
【００８４】
サファイア基板は透明材料であることから、通常、ＣＷレーザ光で加工を行うことはできない。一般的に、サファイア基板に損傷を形成する方法として、パルスレーザ光を用いて多光子吸収により損傷を形成する方法があるが、サファイア基板の表面の一部に損傷形成起点部を配置することで、ＣＷレーザ光を用いて低エネルギのレーザ光でサファイア基板に損傷を形成できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のレーザ加工方法は、より簡単に低エネルギのレーザ光で被加工物に損傷を形成できる。たとえば、本発明のレーザ加工方法は、電子デバイスの製造におけるダイシングなどの被加工物の切断方法として有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１  損傷形成起点部
２  被加工物
３  レーザ光
【図１】
2014097508.tif 000003
【図２】
2014097508.tif 000004
【図３】
2014097508.tif 000005
【図４】
2014097508.tif 000006
【図５】
2014097508.tif 000007
【図６】
2014097508.tif 000008
【図７】
2014097508.tif 000009
【図８】
2014097508.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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