(57)【要約】  レーザ光（Ｌ）を出射するレーザ光源（２０２）と、レーザ光源（２０２）により出射されたレーザ光（Ｌ）を変調する空間光変調器（２０３）と、空間光変調器（２０３）により変調されたレーザ光を加工対象物（１）に集光する集光光学系（２０４）とを備え、複数列の改質領域（７）は、レーザ光入射面側に位置する入射面側改質領域と、レーザ光入射面の反対面側に位置する反対面側改質領域と、入射面側改質領域と反対面側改質領域との間に位置する中間改質領域とを少なくとも含み、空間光変調器（２０３）は、中間改質領域を形成する場合には、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようにレーザ光を集光させると共に、入射面側改質領域及び反対面側改質領域を形成する場合には、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示しないようにすることで、加工品質を向上する。
2014156687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物にレーザ光を集光させることにより、レーザ光照射方向に沿って複数列の改質領域を、前記加工対象物の内部に切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工装置であって、  前記レーザ光を出射するレーザ光源と、  前記レーザ光源により出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、  前記空間光変調器により変調された前記レーザ光を前記加工対象物に集光する集光光学系と、を備え、  複数列の前記改質領域は、  レーザ光入射面側に位置する入射面側改質領域と、  前記レーザ光入射面の反対面側に位置する反対面側改質領域と、  前記入射面側改質領域と前記反対面側改質領域との間に位置する中間改質領域と、を少なくとも含み、  前記空間光変調器は、  前記中間改質領域を形成する場合には、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるように前記レーザ光を集光させると共に、  前記入射面側改質領域及び前記反対面側改質領域を形成する場合には、前記アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示しない、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ加工装置は、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質スポットを複数形成し、複数の前記改質スポットによって前記改質領域を形成するものであって、  前記空間光変調器は、前記中間改質領域を形成する場合、前記レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ前記複数位置のそれぞれに改質ドットを形成させ、  複数の前記改質ドットは、前記レーザ光照射方向に長尺形状の前記改質スポットを構成する、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記空間光変調器の表示部において、  前記アキシコンレンズパターンは、入射する前記レーザ光に対し中心に位置する円領域と、前記円領域の周囲に画設され当該円領域と同心の複数の円環領域と、を有しており、  前記円領域及び複数の前記円環領域では、径方向外側から内側に行くに従って明度が徐々に明るくなるように設定されている、請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ光源から出射された前記レーザ光を空間光変調器によって変調し、前記空間光変調器で変調された前記レーザ光を加工対象物に集光させることにより、レーザ光照射方向に沿って複数列の改質領域を、前記加工対象物の内部に切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工方法であって、  レーザ光入射面側に位置する入射面側改質領域を形成する工程と、  前記レーザ光入射面の反対面側に位置する反対面側改質領域を形成する工程と、  前記入射面側改質領域と前記反対面側改質領域との間に位置する中間改質領域を形成する工程と、を少なくとも具備し、  前記中間改質領域を形成する工程では、前記空間光変調器にアキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるように前記レーザ光を集光させ、  前記入射面側改質領域を形成する工程及び前記反対面側改質領域を形成する工程では、前記空間光変調器にアキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示しない、レーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の一側面は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のレーザ加工装置としては、加工対象物にレーザ光を集光させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ加工装置では、レーザ光源から加工対象物へ照射されるレーザ光を空間光変調器によって変調することにより、当該レーザ光を加工対象物の複数位置に集光することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５１０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、上述したような従来技術では、近年における益々の普及拡大に伴い、加工品質を向上することが望まれており、例えば切断された加工対象物について、切断面の直進性を向上する要求、抗折強度を向上させる要求、及び、レーザ光入射面やその反対面におけるダメージを抑制する要求等が高まっている。【０００５】  本発明の一側面は、上記実情に鑑みてなされたものであり、加工品質を向上することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、加工対象物においてレーザ光の集光部分をレーザ光入射方向に長尺形状（以下、「縦長」という）とし、縦長な改質領域を加工対象物に形成すると、加工対象物の内部で生じる亀裂（クラック）の量が低減し、切断面の直進性及び抗折強度が向上し、その結果、加工品質を向上できる可能性を見出した。【０００７】  しかしこの場合、当該レーザ光の集光部分でエネルギ密度が低下してしまい、改質領域自体が形成されない虞や、加工の際に多くのエネルギが要される虞が懸念される。この点、本発明者らはさらに鋭意検討を重ね、空間光変調器を用いてレーザ光を適宜変調することにより、このような虞に対応できることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】  すなわち、本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、加工対象物にレーザ光を集光させることにより、レーザ光照射方向に沿って複数列の改質領域を、加工対象物の内部に切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源により出射されたレーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器により変調されたレーザ光を加工対象物に集光する集光光学系と、を備え、複数列の改質領域は、レーザ光入射面側に位置する入射面側改質領域と、レーザ光入射面の反対面側に位置する反対面側改質領域と、入射面側改質領域と反対面側改質領域との間に位置する中間改質領域と、を少なくとも含み、空間光変調器は、中間改質領域を形成する場合、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようにレーザ光を集光させると共に、入射面側改質領域及び反対面側改質領域を形成する場合には、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示しない。  なお、「アキシコンレンズパターン」とは、アキシコンレンズの作用を実現するように生成された変調パターンを意味している（以下、同じ）。【０００９】  このレーザ加工装置においては、中間改質領域を形成する場合、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして空間光変調器に表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようレーザ光を集光できる。これにより、擬似的に縦長となる集光部分がそのエネルギ密度を十分に維持したまま形成されることになり、その結果、縦長の中間改質領域が加工対象物に形成されることになる。このような中間改質領域によれば、上記知見と同様に、加工対象物の内部で生じる亀裂の量を低減でき、よって、切断面の直進性及び抗折強度を向上させることができる。  一方、入射面側改質領域及び反対面側改質領域を形成する場合、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして空間光変調器に表示させないため、入射面側改質領域及び反対面側改質領域が縦長となるのに起因しレーザ光入射面及びその反対面にダメージが生じ易くなることも抑制できる。従って、本発明の一側面によれば、加工品質を向上することが可能となる。【００１０】  また、上記作用効果を奏するために、具体的には、レーザ加工装置は、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質スポッ���を複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するものであって、空間光変調器は、中間改質領域を形成する場合、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置のそれぞれに改質ドットを形成させ、複数の改質ドットは、レーザ光照射方向に長尺形状の改質スポットを構成してもよい。【００１１】  また、空間光変調器の表示部において、アキシコンレンズパターンは、入射するレーザ光に対し中心に位置する円領域と、円領域の周囲に画設され当該円領域と同心の複数の円環領域と、を有しており、円領域及び複数の円環領域では、径方向外側から内側に行くに従って明度が徐々に明るくなるように設定されていてもよい。【００１２】  また、本発明の一側面に係るレーザ加工方法は、レーザ光源から出射されたレーザ光を空間光変調器によって変調し、空間光変調器で変調されたレーザ光を加工対象物に集光させることにより、レーザ光照射方向に沿って複数列の改質領域を、加工対象物の内部に切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工方法であって、レーザ光入射面側に位置する入射面側改質領域を形成する工程と、レーザ光入射面の反対面側に位置する反対面側改質領域を形成する工程と、入射面側改質領域と反対面側改質領域との間に位置する中間改質領域を形成する工程と、を少なくとも具備し、中間改質領域を形成する工程では、空間光変調器にアキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようにレーザ光を集光させ、入射面側改質領域を形成する工程及び反対面側改質領域を形成する工程では、空間光変調器にアキシコンレンズパターンを変調パターンとして表示しない。【００１３】  このレーザ加工方法においても、中間改質領域を形成する場合、擬似的に縦長となる集光部分がそのエネルギ密度を十分に維持したまま形成されることになり、その結果、縦長の中間改質領域が形成されることになる。一方、入射面側改質領域及び反対面側改質領域を形成する場合、入射面側改質領域及び反対面側改質領域が縦長となるのに起因しレーザ光入射面及びその反対面にダメージが生じ易くなることを抑制できる。よって、上記作用効果、すなわち、加工品質を向上することができるという作用効果が奏される。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の一側面によれば、加工品質を向上することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。
【図３】図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。
【図７】実施形態に係る実施するレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図８】反射型空間光変調器の部分断面図である。
【図９】反射型空間光変調器の液晶層に表示されたアキシコンレンズパターンを示す図である。
【図１０】レーザ加工の対象となる加工対象物を示す平面図である。
【図１１】第１実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための概略断面図である。
【図１２】第１実施形態に係るレーザ加工方法により形成された改質スポットの一例を示す写真図である。
【図１３】第１実施形態に係るレーザ加工方法の効果を説明するための写真図である。
【図１４】第１実施形態に係るレーザ加工方法の効果を説明するための他の写真図である。
【図１５】第２実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための概略断面図である。
【図１６】図１５の続きを示す概略断面図である。
【図１７】レーザ光の集光位置で発生する収差を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の一側面に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】  本実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、加工対象物にレーザ光を集光させ、改質領域を切断予定ラインに沿って形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１８】  図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
【００１９】  このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。
【００２０】  加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示すように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
【００２１】  なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。また、切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面２１、若しくは外周面）に露出していてもよい。また、改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面２１であってもよい。
【００２２】  ちなみに、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
【００２３】  ところで、本実施形態で形成される改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
【００２４】  また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらに、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ３又はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）を含む、又はこれらからなるものが挙げられる。
【００２５】  また、本実施形態においては、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。
【００２６】  次に、第１実施形態について詳細に説明する。
【００２７】  図７は、本実施形態に係るレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置を示す概略構成図である。図７に示すように、本実施形態のレーザ加工装置３００は、レーザ光源２０２、反射型空間光変調器２０３、４ｆ光学系２４１及び集光光学系２０４を筐体２３１内に備えている。レーザ光源２０２は、例えば１０８０ｎｍ〜１２００ｎｍの波長を有するレーザ光Ｌを出射するものであり、例えばファイバレーザが用いられている。ここでのレーザ光源２０２は、水平方向にレーザ光Ｌを出射するように、筐体２３１の天板２３６にねじ等で固定されている。
【００２８】  反射型空間光変調器２０３は、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調するものであり、例えば反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられている。ここでの反射型空間光変調器２０３は、水平方向から入射するレーザ光Ｌを変調すると共に、水平方向に対し斜め上方に反射する。
【００２９】  図８は、図７のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の部分断面図である。図８に示すように、反射型空間光変調器２０３は、シリコン基板２１３、駆動回路層９１４、複数の画素電極２１４、誘電体多層膜ミラー等の反射膜２１５、配向膜９９９ａ、液晶層（表示部）２１６、配向膜９９９ｂ、透明導電膜２１７、及びガラス基板等の透明基板２１８を備え、これらがこの順に積層されている。
【００３０】  透明基板２１８は、ＸＹ平面に沿った表面２１８ａを有しており、該表面２１８ａは反射型空間光変調器２０３の表面を構成する。透明基板２１８は、例えばガラス等の光透過性材料を主に含んでおり、反射型空間光変調器２０３の表面２１８ａから入射した所定波長のレーザ光Ｌを、反射型空間光変調器２０３の内部へ透過する。透明導電膜２１７は、透明基板２１８の裏面上に形成されており、レーザ光Ｌを透過する導電性材料（例えばＩＴＯ）を主に含んで構成されている。
【００３１】  複数の画素電極２１４は、複数の画素の配列に従って二次元状に配列されており、透明導電膜２１７に沿ってシリコン基板２１３上に配列されている。各画素電極２１４は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、これらの表面２１４ａは、平坦且つ滑らかに加工されている。複数の画素電極２１４は、駆動回路層９１４に設けられたアクティブ・マトリクス回路によって駆動される。
【００３２】  アクティブ・マトリクス回路は、複数の画素電極２１４とシリコン基板２１３との間に設けられ、反射型空間光変調器２０３から出力しようとする光像に応じて各画素電極２１４への印加電圧を制御する。このようなアクティブ・マトリクス回路は、例えば図示しないＸ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第１のドライバ回路と、Ｙ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第２のドライバ回路とを有しており、制御部２５０（後述）によって双方のドライバ回路で指定された画素の画素電極２１４に所定電圧が印加されるよう構成されている。
【００３３】  なお、配向膜９９９ａ，９９９ｂは、液晶層２１６の両端面に配置されており、液晶分子群を一定方向に配列させる。配向膜９９９ａ，９９９ｂは、例えばポリイミドといった高分子材料からなり、液晶層２１６との接触面にラビング処理等が施されたものが適用される。
【００３４】  液晶層２１６は、複数の画素電極２１４と透明導電膜２１７との間に配置されており、各画素電極２１４と透明導電膜２１７とにより形成される電界に応じてレーザ光Ｌを変調する。すなわち、アクティブ・マトリクス回路によって或る画素電極２１４に電圧が印加されると、透明導電膜２１７と該画素電極２１４との間に電界が形成される。
【００３５】  この電界は、反射膜２１５及び液晶層２１６のそれぞれに対し、各々の厚さに応じた割合で印加される。そして、液晶層２１６に印加された電界の大きさに応じて液晶分子２１６ａの配列方向が変化する。レーザ光Ｌが透明基板２１８及び透明導電膜２１７を透過して液晶層２１６に入射すると、このレーザ光Ｌは液晶層２１６を通過する間に液晶分子２１６ａによって変調され、反射膜２１５において反射した後、再び液晶層２１６により変調されてから取り出されることとなる。
【００３６】  このとき、後述の制御部２５０によって透明導電膜２１７と対向する各画素電極２１４毎に電圧が印加され、その電圧に応じて、液晶層２１６において透明導電膜２１７と対向する各画素電極２１４に挟まれた部分の屈折率が変化される（各画素に対応した位置の液晶層２１６の屈折率が変化する）。かかる屈折率の変化により、印加した電圧に応じて、レーザ光Ｌの位相を液晶層２１６の画素毎に変化させることができる。つまり、ホログラムパターンに応じた位相変調を画素毎に液晶層２１６によって与える（すなわち、変調を付与するホログラムパターンとしての変調パターンを反射型空間光変調器２０３の液晶層２１６に表示させる）ことができる。
【００３７】  その結果、変調パターンに入射し透過するレーザ光Ｌは、その波面が調整され、該レーザ光Ｌを構成する各光線において進行方向に直交する所定方向の成分の位相にずれが生じる。従って、反射型空間光変調器２０３に表示させる変調パターンを適宜設定することにより、レーザ光Ｌが変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等が変調）可能となる。
【００３８】  本実施形態の反射型空間光変調器２０３では、後述するように、アキシコンレンズパターンを変調パターンとして液晶層２１６に表示することにより、加工対象物１に照射されるレーザ光Ｌに対し、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるよう加工対象物１に集光させる変調が施される。これにより、図１１に示すように、当該複数位置のそれぞれに改質ドットｄが形成される。
【００３９】  これら複数の改質ドットｄは、多点細長改質スポットとなる１つの改質スポットＳｘを構成する。改質スポットＳｘは、液晶層２１６に変調パターンを表示させずにレーザ加工を施した改質スポットに比べ、レーザ光照射方向に長尺形状（縦長）とされる。つまり、複数の改質ドットｄは、レーザ光照射方向に沿って近接し連なるように密に並んでおり、これら複数の改質ドットｄが一纏まりとされてなる改質スポットＳｘは、レーザ光照射方向の寸法がその交差方向の寸法よりも特に長くなるような細長形状を有する。
【００４０】  図７に戻り、４ｆ光学系２４１は、反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌの波面形状を調整するものである。この４ｆ光学系２４１は、第１レンズ２４１ａ及び第２レンズ２４１ｂを有している。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３と第１レンズ２４１ａとの距離が第１レンズ２４１ａの焦点距離ｆ１となり、集光光学系２０４とレンズ２４１ｂとの距離がレンズ２４１ｂの焦点距離ｆ２となり、第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、且つ第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器２０３と集光光学系２０４との間に配置されている。この４ｆ光学系２４１では、反射型空間光変調器２０３で変調されたレーザ光Ｌが空間伝播によって波面形状が変化し収差が増大するのを抑制することができる。
【００４１】  集光光学系２０４は、４ｆ光学系２４１によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１の内部に集光するものである。この集光光学系２０４は、複数のレンズを含んで構成されており、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット２３２を介して筐体２３１の底板２３３に設置されている。
【００４２】  以上のように構成されたレーザ加工装置３００では、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３１内にて水平方向に進行した後、ミラー２０５ａによって下方に反射され、アッテネータ２０７によって光強度が調整される。そして、ミラー２０５ｂによって水平方向に反射され、ビームホモジナイザ２６０によって強度分布が均一化されて反射型空間光変調器２０３に入射する。
【００４３】  反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌは、液晶層２１６に表示された変調パターンを透過することにより当該変調パターンに応じて変調され、その後、ミラー２０６ａによって上方に反射され、λ／２波長板２２８によって偏光方向が変更され、ミラー２０６ｂによって水平方向に反射されて４ｆ光学系２４１に入射する。
【００４４】  ４ｆ光学系２４１に入射したレーザ光Ｌは、平行光で集光光学系２０４に入射するよう波面形状が調整される。具体的には、レーザ光Ｌは、第１レンズ２４１ａを透過し収束され、ミラー２１９によって下方へ反射され、共焦点Ｏを経て発散すると共に、第２レンズ２４１ｂを透過し、平行光となるように再び収束される。そしてレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０，２３８を順次透過して集光光学系２０４に入射し、ステージ１１１上に載置された加工対象物１内に集光光学系２０４によって集光される。
【００４５】  また、本実施形態のレーザ加工装置３００は、加工対象物１のレーザ光入射面を観察するための表面観察ユニット２１１と、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整するためのＡＦ（AutoFocus）ユニット２１２と、を筐体２３１内に備えている。
【００４６】  表面観察ユニット２１１は、可視光ＶＬ１を出射する観察用光源２１１ａと、加工対象物１のレーザ光入射面で反射された可視光ＶＬ１の反射光ＶＬ２を受光して検出する検出器２１１ｂと、を有している。表面観察ユニット２１１では、観察用光源２１１ａから出射された可視光ＶＬ１が、ミラー２０８及びダイクロイックミラー２０９，２１０，２３８で反射・透過され、集光光学系２０４で加工対象物１に向けて集光される。そして、加工対象物１のレーザ光入射面で反射された反射光ＶＬ２が、集光光学系２０４で集光されてダイクロイックミラー２３８，２１０で透過・反射された後、ダイクロイックミラー２０９を透過して検出器２１１ｂにて受光される。
【００４７】  ＡＦユニット２１２は、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１を出射し、レーザ光入射面で反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢ１の反射光ＬＢ２を受光し検出することで、切断予定ライン５に沿ったレーザ光入射面の変位データを取得する。そして、ＡＦユニット２１２は、改質領域７を形成する際、取得した変位データに基づいて駆動ユニット２３２を駆動させ、レーザ光入射面のうねりに沿うように集光光学系２０４をその光軸方向に往復移動させる。
【００４８】  さらにまた、本実施形態のレーザ加工装置３００は、当該レーザ加工装置３００を制御するためのものとして、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御部２５０を備えている。この制御部２５０は、レーザ光源２０２を制御し、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節する。また、制御部２５０は、改質領域７を形成する際、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から所定距離に位置し且つレーザ光Ｌの集光点Ｐが切断予定ライン５に沿って相対的に移動するように、筐体２３１、ステージ１１１の位置、及び駆動ユニット２３２の駆動の少なくとも１つを制御する。
【００４９】  また、制御部２５０は、改質領域７を形成する際、反射型空間光変調器２０３における各電極２１４に所定電圧を印加し、液晶層２１６に所定の変調パターンを表示させ、これにより、レーザ光Ｌを反射型空間光変調器２０３で所望に変調させる。
【００５０】  ここで、液晶層２１６に表示される変調パターンは、例えば、改質領域７を形成しようとする位置、照射するレーザ光Ｌの波長、加工対象物１の材料、及び集光光学系２０４や加工対象物１の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部２５０に記憶されている。この変調パターンは、レーザ加工装置３００に生じる個体差（例えば、反射型空間光変調器２０３の液晶層２１６に生じる歪）を補正するための個体差補正パターン、及び球面収差を補正するための球面収差補正パターン、アキシコンレンズパターンの少なくとも１つを含んでいる。
【００５１】  図９は、液晶層に表示されたアキシコンレンズパターンを示す図である。図中に示すアキシコンレンズパターンＡｘは、液晶層２１６の正面視における状態を示している。図９に示すように、アキシコンレンズパターンＡｘは、アキシコンレンズの作用を実現するように生成された変調パターンである。アキシコンレンズパターンＡｘは、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるように、レーザ光Ｌを加工対象物１に集光させる。換言すると、レーザ光照射方向に複数の強度分布を有するようにレーザ光Ｌを変調させる。ここでのアキシコンレンズパターンＡｘは、逆円錐状の光学パターンとされ、下凸状のものとされている。
【００５２】  このアキシコンレンズパターンＡｘは、具体的には、入射するレーザ光Ｌに対し中心に位置する円領域ａ１と、円領域ａ１の周囲に画設された複数の円環領域ａ２と、を有している。円環領域２ａは、円領域ａ１と同心に形成され、円環形状又は円環形状の一部が切り欠かれて成る形状を有している。円領域ａ１及び複数の円環領域ａ２では、径方向外側から内側に行くに従って明度が徐々に明るくなるように設定されている。
【００５３】  このようなアキシコンレンズパターンＡｘを液晶層２１６に表示させてレーザ加工を行う場合、その円環領域ａ２の数（中心からの明度の折返し数）であるパラメータ数が大きいほど、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ集光点の数（改質ドットｄの数）が増加し、その結果、パラメータ数に応じた縦長の改質スポットＳｘが形成される。ここでは、パラメータ数が増減すると、レーザ光Ｌの手前側（上流側）において改質ドットｄの数が増減し、ひいては、形成される改質スポットＳｘがレーザ光Ｌの手前側において伸縮する傾向を有する。
【００５４】  次に、上記レーザ加工装置３００を用いたレーザ加工方法について詳細に説明する。
【００５５】  図１０は本実施形態によるレーザ加工の対象となる加工対象物を示す平面図、図１１は本実施形態におけるレーザ加工方法を説明するための断面図である。本実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物１をレーザ加工して複数のチップを製造するためのチップの製造方法として用いられる。図１０に示すように、加工対象物１は、シリコン基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ガラス基板（強化ガラス基板）、半導体基板又は透明絶縁基板等を含み、板状を呈している。加工対象物１の厚さは、１５０μｍ〜３５０μｍとされており、ここでは、２００μｍ又は２５０μｍとされている。
【００５６】  この加工対象物１の表面３には、マトリックス状に並ぶように機能素子形成領域１５が複数設けられている。また、加工対象物１の表面３上には、隣り合う機能素子形成領域１５間を通るように延びる切断予定ライン５が複数設定されている。複数の切断予定ライン５は、格子状に延在しており、加工対象物１のオリエンテーションフラット６に対して略平行な方向に沿う切断予定ライン５ａ、及び略垂直な方向に沿う切断予定ライン５ｂを含んでいる。なお、加工対象物１がサファイア基板の場合には、そのＣ面が主面（表面３及び裏面２１）とされ、切断予定ライン５がサファイア基板のＲ面に沿った方向に延びるよう設定される。
【００５７】  このような加工対象物１に対してレーザ加工を施す場合、まず、加工対象物１の裏面２１にエキスパンドテープを貼り付け、該加工対象物１をステージ１１１上に載置する。続いて、図７，１１に示すように、制御部２５０により反射型空間光変調器２０３を制御し、液晶層２１６にアキシコンレンズパターンＡｘを変調パターンとして表示させ、この状態で、加工対象物１の表面３をレーザ光入射面（レーザ光照射面）として加工対象物１にレーザ光Ｌをパルス照射し、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようにレーザ光Ｌを加工対象物１に集光させる。これと共に、加工対象物１とレーザ光Ｌとを切断予定ライン５に沿って相対移動（スキャン）させる。
【００５８】  これにより、加工対象物１内の厚さ方向の所定深さに、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に形成された改質ドットｄを有する縦長の改質スポットＳｘを、切断予定ライン５に沿って複数形成する。そして、これら複数の改質スポットＳｘによって改質領域７を形成する。その後、エキスパンドテープを拡張することで、改質領域７を切断の起点として加工対象物１を切断予定ライン５に沿って切断し、切断された複数のチップを半導体装置（例えばメモリ、ＩＣ、発光素子、受光素子等）として得る。
【００５９】  ここで、改質スポットＳｘを形成する際には、次のアキシコンレンズパターン作成工程（アキシコンレンズパターン作成制御）を実施してもよい。アキシコンレンズパターン作成工程では、例えば液晶層２１６に変調パターンを表示させずにレーザ加工を施して加工対象物１内に形成された通常の改質スポット（以下、単に「通常の改質スポット」ともいう）の状態に基づいて、制御部２５０によりアキシコンレンズパターンＡｘを作成する。
【００６０】  また、加工対象物１の材料やレーザ光Ｌのエネルギに起因して改質スポットＳｘにおけるレーザ光照射方向の長さが変化し、当該改質スポットＳｘの厚さ方向位置が変化する場合がある。そこで、改質スポットＳｘを形成する際には、次の集光点位置補正工程（集光点位置補正制御）を実施してもよい。
【００６１】  集光点位置補正工程では、形成しようとする改質スポットＳｘについてのレーザ光Ｌの最も奥側位置（最も裏面２１位置）を基準にして、厚さ方向におけるレーザ光Ｌの集光点位置（Ｚハイト）を、例えば通常の改質スポットの状態に基づき補正する。これは、上述したように、改質スポットＳｘがレーザ光Ｌの手前側でパラメータ数に応じて伸縮する傾向を有することによる。
【００６２】  さらにまた、改質スポットＳｘを形成する際には、アキシコンレンズパターンＡｘのパラメータ数（円環領域ａ２の数）を調整するアキシコンレンズパターン調整工程（アキシコンレンズパターン調整制御）を実施してもよい。アキシコンレンズパターン調整工程では、形成しようとする改質スポットＳｘ（改質領域７）におけるレーザ光照射方向の長さに応じて、アキシコンレンズパターンＡｘのパラメータ数を、例えば通常の改質スポットの状態に基づき設定する。具体的には、改質スポットＳｘをレーザ光照射方向に長くしたい場合には、パラメータ数を大きくする一方、短くしたい場合にはパラメータ数を小さくする。
【００６３】  以上、本実施形態では、改質領域７を形成する場合、アキシコンレンズパターンＡｘを変調パターンとして反射型空間光変調器２０３に表示することにより、レーザ光照射方向に近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようレーザ光を集光できる。つまり、縦方向に細かな多点分岐させたレーザ光Ｌでレーザ加工（いわゆる、同時多点細長加工）を実施し、分岐した多点集光点を繋げるよう構成して、疑似的な縦長集光点を形成できる。これにより、レーザ光照射方向に近接して並ぶ複数の改質ドットｄを有する改質スポットＳｘを形成できる。
【００６４】  この改質スポットＳｘによれば、擬似的（及び、実質的）に縦長となる集光部分がそのエネルギ密度を十分に維持したまま形成されることになり、ひいては、縦長の改質領域７が形成されることになる。よって、加工対象物１の内部で生じる亀裂の量を低減させ、また、当該亀裂を伸び難くすることができ、その結果、切断面の直進性の向上及び抗折強度の向上させることができ、加工品質を向上させることが可能となる。
【００６５】  また、改質領域７が縦長となることから、スループットを向上させることもできる。また、本実施形態は、亀裂の量を低減できることから、加工対象物１内の亀裂を制御したい場合（例えば、切断予定ライン５が結晶方位に沿わない場合、ガラス材料に対する加工の場合）に特に有効といえる。
【００６６】  なお、亀裂の量を低減できる上記作用効果は、加工対象物１がＳｉＣ基板又はサファイア基板の場合、Ｃ面方向への亀裂を低減する効果として顕著となる。また、通常、アキシコンレンズを用いた光学系により集光点を縦長にしようとすると、エネルギの密度が低下して正常な加工が困難、又は加工に多くのエネルギを必要とするのに対し、本実施形態では、上記のように、エネルギ密度を十分に維持してレーザ光Ｌを集光できる。また、空間位相変調器２０３を用いて縦長の改質スポットＳｘを形成することから、任意の位置に任意のピッチの改質領域７を瞬時に形成可能となる。
【００６７】  ちなみに、一般的に、加工対象物１がＣ面を主面とするサファイア基板の場合、サファイア基板において亀裂はＲ面に沿って延び難いことから、Ｒ面に沿う切断予定ライン５に沿って改質領域７を形成した場合、生じる亀裂が切断予定ライン５の交差方向に延び易く、その結果、切断予定ライン５の交差方向に沿って割れる虞が懸念される。これに対し、本実施形態は、亀裂の量を低減できることから当該虞を抑制できるため、切断予定ライン５がサファイア基板のＲ面に沿った方向に延びるように設定される場合に、特に有効なものとなる。また、加工対象物１が非晶質ガラスの場合、加工品質を向上させる上記作用効果は顕著となる。
【００６８】  図１２は、本実施形態のレーザ加工方法により形成された改質スポットの一例を示す写真図である。図１２では、加工対象物１を側方から見た状態を示しており、図示上下方向が厚さ方向に対応する。図１２に示すように、本実施形態によれば、レーザ光照射方向に近接して並ぶ複数位置に集光点が形成され、これにより、レーザ光照射方向に近接して並ぶ複数の改質ドットｄを有する縦長の改質スポットＳｘが形成されているのを確認できる。
【００６９】  図１３は、本実施形態のレーザ加工方法の効果を説明するための写真図である。図１３（ａ）は、液晶層２１６に変調パターンを表示させない状態で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射し、加工対象物１内に改質スポットＳｙを形成した図である。図１３（ｂ）は、液晶層２１６にアキシコンレンズパターンＡｘを表示させた状態で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射し、加工対象物１内に改質スポットＳｘを形成した図である。図１３中の写真図は、改質スポットが形成された加工対象物１の内部を、レーザ光入射面から見た状態を示している。
【００７０】  図１３に示すように、アキシコンレンズパターンＡｘを液晶層２１６に表示させて形成した縦長の改質スポットＳｘによれば、変調パターンを液晶層２１６に表示させずに形成した改質スポットＳｙに対し、加工対象物１の内部で生じる亀裂の量が低減されることを確認できる。
【００７１】  図１４は、本実施形態のレーザ加工方法の効果を説明するための他の写真図である。図１４（ａ）は、液晶層２１６に変調パターンを表示させない状態で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射したときの切断面２５ｙを示している。図１４（ｂ）は、液晶層２１６にアキシコンレンズパターンＡｘを表示させた状態で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射したときの切断面２５ｘを示している。図１４では、加工対象物１を側方から見た状態を示しており、図示上下方向が厚さ方向に対応する。
【００７２】  図１４に示すように、アキシコンレンズパターンＡｘを用いてレーザ加工を施すことにより、例えば厚さ方向の交差方向に延びる亀裂が特に低減される傾向にあり、切断面２５ｘでは、液晶層２１６に変調パターンを表示させずにレーザ加工を施してなる切断面２５ｙに対し、チップ端面の直進性が向上されることを確認できる。
【００７３】  また、液晶層２１６に変調パターンを表示させずに加工対象物１にレーザ加工を施してなるチップと、液晶層２１６にアキシコンレンズパターンＡｘを表示させて加工対象物１にレーザ加工を施してなるチップと、について、抗折強度を測定した結果を以下に示す。なお、ここでは、荷重方向をレーザ光入射面側としている。        変調パターンの表示無し          ：抗折強度  ７５．３ＭＰａ        アキシコンレンズパターンを表示  ：抗折強度  １０９．６ＭＰａ
【００７４】  上記の抗折強度測定結果に示すように、アキシコンレンズパターンＡｘを用いてレーザ加工を施すことにより、液晶層２１６に変調パターンを表示させずにレーザ加工を施した場合に比べ、チップの抗折強度が向上されることを確認できる。
【００７５】  なお、光軸方向に近接して並ぶ複数位置に集光点が形成される（縦長の多点集光点が形成される）ため、以下の作用効果を奏する。改質領域７が切取り線状に形成されることから、改質領域７に沿って加工対象物１を切断し易くなる。これにより、劈開性や結晶方位に依存しないレーザ加工が容易に可能となる。また、１つの縦長集光点でレーザ光Ｌを集光させて改質領域７を形成した場合に比べ、少ないエネルギでレーザ加工が可能となり、加工対象物１内におけるレーザ光入射面から深い位置に改質領域７を形成する場合でも、十分なエネルギ密度を確保し易くなり、その結果、十分な大きさ（幅広）の改質領域７を形成できる。
【００７６】  また、一の集光点に対して光軸方向の直近位置に別の集光点が存在することから、加工対象物１において切断時の破壊力が強くなり、これにより、加工対象物１を容易に切断可能となる。一の集光点に対して別の集光点が加熱誘引効果をもたらすことになり、これにより、加工対象物１を容易に切断可能となる。レーザ光Ｌによる加工対象物１の改質時において応力解放効果を高めることができ、これにより、加工対象物１を容易に切断可能となる。
【００７７】  次に、第２実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態の説明では、上記実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７８】  図１５，１６は、本実施形態におけるレーザ加工方法を説明するための断面図である。本実施形態では、加工対象物１にレーザ光Ｌを集光させることにより、レーザ光照射方向に沿って複数列（ここでは、３列）の改質領域７を、加工対象物１内に切断予定ライン５に沿って形成する。本実施形態では、厚物の加工対象物１を対象とすることができ、加工対象物１の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば５０００μｍと厚いものでも適用可能であり、ここでは、３０μｍ〜２０００μｍとされている。
【００７９】  図１５（ａ）に示すように、本実施形態では、まず、制御部２５０により反射型空間光変調器２０３を制御し、液晶層２１６に変調パターンを表示させない状態とする。この状態で、加工対象物１内の裏面２１側に集光点を合わせ、表面３から加工対象物１にレーザ光Ｌをパルス照射すると共に、加工対象物１とレーザ光Ｌとを切断予定ライン５に沿って相対移動させる。その結果、加工対象物１内の裏面２１側にて、通常の改質スポットＳｙが切断予定ライン５に沿って複数形成され、これら複数の改質スポットＳｙにより裏面側改質領域（反対面側改質領域）７１が一列形成される。
【００８０】  続いて、図１５（ｂ）に示すように、制御部２５０により反射型空間光変調器２０３を制御し、液晶層２１６にアキシコンレンズパターンＡｘを表示させた状態とする。この状態で、加工対象物１内における表面３側と裏面２１側との間（裏面側改質領域７１と後述の表面側改質領域７３との間、ここでは厚さ方向中央）に集光点を合わせ、表面３から加工対象物１にレーザ光Ｌをパルス照射する。これにより、加工対象物１内における表面３側と裏面２１側との間において、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようレーザ光Ｌを加工対象物１に集光させる。これに併せ、加工対象物１と当該レーザ光Ｌとを切断予定ライン５に沿って相対移動させる。
【００８１】  その結果、加工対象物１内の表面３側と裏面２１側との間にて、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に形成された改質ドットｄを有する縦長の改質スポットＳｘが、切断予定ライン５に沿って複数形成され、これら複数の改質スポットＳｘによって中間改質領域７２が一列形成される。
【００８２】  最後に、図１６に示すように、制御部２５０により反射型空間光変調器２０３を制御し、再び液晶層２１６に変調パターンを表示させない状態とする。この状態で、加工対象物１内の表面３側に集光点を合わせ、表面３から加工対象物１にレーザ光Ｌをパルス照射すると共に、加工対象物１とレーザ光Ｌとを切断予定ライン５に沿って相対移動させる。これにより、加工対象物１内の表面３側にて、通常の改質スポットＳｙが切断予定ライン５に沿って複数形成され、これら複数の改質スポットＳｙにより表面側改質領域（入射面側改質領域）７３が一列形成されることとなる。
【００８３】  以上、本実施形態では、中間改質領域７２を形成する場合、アキシコンレンズパターンＡｘを変調パターンとして反射型空間光変調器２０３に表示することにより、レーザ光照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置に集光点が形成されるようレーザ光を集光できる。これにより、擬似的に縦長となる改質スポットＳｘがそのエネルギ密度を十分に維持したまま形成されることになり、その結果、縦長の中間改質領域７２が形成されることになる。この中間改質領域７２によれば、上記実施形態と同様に、加工対象物１の内部で生じる亀裂の量を低減でき、切断面の直進性及び抗折強度を向上させることができ、加工品質を向上させることが可能となる。
【００８４】  一方、本実施形態では、上述したように、裏面側改質領域７１及び表面側改質領域７３を形成する場合、アキシコンレンズパターンＡｘを変調パターンとして反射型空間光変調器２０３に表示させておらず、ここでは、変調パターンを無しとしている。そのため、裏面側改質領域７１及び表面側改質領域７３が縦長となって裏面２１及び表面３にダメージ（打痕等）が生じ易くなるのを抑制できる。
【００８５】  すなわち、本実施形態においては、複数列の改質領域７を形成して厚物の加工対象物１をレーザ加工する場合、表面２及び裏面２１に近い領域では、いわゆる同時多点細長加工（改質スポットＳｘの形成）を実施せず、加工対象物１の分割能力を高めつつ表面３及び裏面２１のダメージ発生を抑制しながら、中央領域では、いわゆる同時多点細長加工を実施し、チップの直進性及び抗折強度を向上させることができる。よって、加工対象物１の分割能力は維持しながら、加工品質を向上させることが可能となる。
【００８６】  以上、本発明の一側面に係る実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００８７】  例えば、上記第２実施形態では、改質領域７１〜７３をこの順に形成したが、これに限定されず、加工対象物１に形成される複数列の改質領域７の形成順序は順不同である。また、上記第２実施形態では、加工対象物１の内部において厚さ方向の位置が互いに異なる改質領域７を４列以上形成する場合もある。例えば、裏面側改質領域７１を複数列形成してもよいし、中間改質領域７２を複数列形成してもよいし、表面側改質領域７３を複数列形成してもよい。
【００８８】  また、上記実施形態では、「レーザ光入射面」を表面３とし、「レーザ光入射面の反対面」を裏面２１としたが、裏面２１が「レーザ光入射面」とされる場合、表面３が「レーザ光入射面の反対面」となる。また、上記実施形態では、表面３及び裏面２１の少なくとも一方に至る亀裂を改質領域７から発生させてもよい。なお、本発明の一側面は、上記レーザ加工装置又は方法により製造されたチップとして捉えることもできる。
【００８９】  図１７は、レーザ光の集光位置で発生する収差を説明するための図である。レーザ光Ｌは、平面波（平面な波面（位相））であるとき、幾何学的に１点に集束する。一方、通常、平面波のレーザ光Ｌは様々な影響によって波面が変化するところ、加工対象物１内に集光されるレーザ光Ｌが１点に集束しないこと、すなわち収差が自然的に発生する場合がある。収差は、例えばザイデル収差（非点収差、コマ収差、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差）を含み、また、縦方向（光軸方向に沿う方向）の収差である縦収差、及び、縦方向と交差する方向の収差である横収差を含む。
【００９０】  例えば図１７に示すように、レーザ光Ｌが集光光学系２０４（図１１参照）等により加工対象物１に集光される場合、集光過程で加工対象物１に入射されると、異なる入射角の光線が屈折（スネルの法則）によって異なる位置に集束する球面収差が自然的に発生する。つまり、図示するように、加工対象物１にレーザ光Ｌが集光されることに起因して、当該集光位置で収差が自然発生し、光軸方向に沿う収差の範囲（当該レーザ光Ｌの強度が加工閾値以上となる範囲）が基準収差範囲Ｈとして存在する。
【００９１】  ここで、このようなレーザ光Ｌの集光に起因して発生する球面収差等を含む収差（以下、「集光発生収差」という）に対して新たな収差を加えることにより、加工品質を制御できることが見出される。新たな収差を加える手法としては、上記実施形態のように、収差を付与する収差付与部として反射型空間光変調器２０３等の空間光変調器を用い、この空間光変調器によりレーザ光Ｌを位相変調することが挙げられる。位相変調とは、レーザ光Ｌが有する波面（位相）を任意形状に変調することである。
【００９２】  位相変調の例としては、例えば、アキシコンレンズの作用を実現する位相変調、回折格子の作用を実現する位相変調、所定の球面収差を発生させる位相変調等が挙げられる。当該位相変調の例のそれぞれは、例えば、反射型空間光変調器２０３に対して、アキシコンレンズパターン、回折格子パターン、所定の球面収差パターンのそれぞれを変調パターンとして表示させることで実施できる。ちなみに、新たな収差を加える手法として、収差を与えるレンズを用いる場合や、集光過程に媒質を挿入する場合もあり、これらの場合、当該レンズ及び当該媒質のそれぞれが収差付与部を構成する。
【００９３】  従って、上記実施形態においてレーザ光Ｌの集光位置では、アキシコンレンズパターンＡｘによる位相変調で付与された収差だけでなく、集光発生収差を含む場合がある。また、裏面側改質領域７１及び表面側改質領域７３を形成する際において反射型空間光変調器２０３の液晶層２１６に表示する変調パターンを無しとしたときにも、レーザ光Ｌの集光位置では、集光発生収差を含む場合がある。なお、アキシコンレンズパターンＡｘによる位相変調に対し、他の位相変調を加えてもよい（他のパターンの表示を液晶層２１６に加えてもよい）。
【産業上の利用可能性】
【００９４】  本発明の一側面によれば、加工品質を向上することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００９５】  １…加工対象物、５，５ａ，５ｂ…切断予定ライン、７…改質領域、７１…裏面側改質領域（反対面側改質領域）、７２…中間改質領域、７３…表面側改質領域（入射面側改質領域）、１００，３００…レーザ加工装置、１０１，２０２…レーザ光源、２０３…反射型空間光変調器（空間光変調器）、２０４…集光光学系、２１６…液晶層（表示部）、ａ１…円領域、ａ２…円環領域、Ａｘ…アキシコンレンズパターン、ｄ…改質ドット、Ｓｘ…改質スポット、Ｌ…レーザ光。
【図１】
2014156687.tif 000003
【図２】
2014156687.tif 000004
【図３】
2014156687.tif 000005
【図４】
2014156687.tif 000006
【図５】
2014156687.tif 000007
【図６】
2014156687.tif 000008
【図７】
2014156687.tif 000009
【図８】
2014156687.tif 000010
【図１０】
2014156687.tif 000011
【図１６】
2014156687.tif 000012
【図１７】
2014156687.tif 000013
【図９】
2014156687.tif 000014
【図１１】
2014156687.tif 000015
【図１２】
2014156687.tif 000016
【図１３】
2014156687.tif 000017
【図１４】
2014156687.tif 000018
【図１５】
2014156687.tif 000019
【国際調査報告】
2014156687.tif 000020
2014156687.tif 000021
2014156687.tif 000022
2014156687.tif 000023