(57)【要約】      （修正有）【課題】分割予定ラインに沿って精度よく分割できる硬脆材料板体の分割加工方法を提供する。【解決手段】厚さｔの硬脆材料板体１０に対し光学的に透明な波長を有する繰り返し短光パルスレーザビーム３０を集光レンズ２００を介して硬脆材料板体１０の表面１１に入射したとき、レーザビーム３０のウエスト３１が硬脆材料板体１０の内部ｔ／２より浅いか或いは深い位置に存在するように集光レンズ２００の焦点位置を調整し、繰り返し短光パルスレーザビーム３０が硬脆材料板体１０の表面１１にオーバラップ入射するようにして、レーザビーム３０を硬脆材料板体１０の表面１１に入射する毎に、ウエスト３１の領域及びウエスト３１の領域から深さ方向に離間した硬脆材料板体１０の裏面１２付近に光誘起破壊を起こさせる工程を含むことを特徴とする硬脆材料板体１０の分割加工方法。【選択図】図１
2008006652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さtの硬脆材料板体に対し光学的に透明な波長を有する繰り返し短光パルスレーザビームを集光レンズを介して該硬脆材料板体の表面に入射したとき、
前記レーザビームのウエストが前記硬脆材料板体の内部ｔ／２より浅いか或いは深い位置に存在するように前記集光レンズの焦点位置を調整し、前記繰り返し短光パルスレーザビームが前記硬脆材料板体の表面にオーバラップ入射するように該レーザビームの光軸を該硬脆材料板体に対して想定された分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、該レーザビームを該硬脆材料板体の表面に入射する毎に、該ウエストの領域及び該ウエストの領域から深さ方向に離間した該硬脆材料板体の裏面付近に光誘起破壊を起こさせる工程を含むことを特徴とする硬脆材料板体の分割加工方法。
【請求項２】
前記集光レンズの開口数が０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の硬脆材料板体の分割加工方法。
【請求項３】
前記ｔ／２より浅い位置が前記硬脆材料板体の表面からレーリーレンジ以内であり、前記ｔ／２より深い位置が該硬脆材料板体の裏面よりレーリーレンジ以内であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の硬脆材料板体の分割加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板等に用いられる硬脆材料板体の分割加工方法に関し、詳しくは、短光パルスレーザビームを用いて分割加工対象の硬脆材料板体に光誘起破壊域を形成して分割加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板とか、圧電セラミック基板とか、ガラス基板等の硬脆材料板体を分割加工するにあたり、加工対象の板体の表層部に分割予定ラインに沿って板体に透明な波長を有する短光パルスレーザを入射させ、表層部に微小クラックが群生した微細溶融痕を生成させ、その後応力を加えて、その微細溶融痕を起点に板体内部に向かって生じるクラックを利用して分割していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、シリコンやIII−V族半導体、ガラス等板体に対して透明な波長である１．５μｍ近傍に中心波長をもつ短光パルスレーザを表面から分割予定ラインに沿って入射させ、裏面に焦点が位置するように集光照射することにより、裏面に位置する集光部位で光誘起破壊を起こさせる分割加工方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７１５６３号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の分割加工方法は、加工対象の硬脆材料板体の表層部あるいは裏面に微細溶融痕或いは光誘起破壊痕を形成している。すなわち、従来の分割加工方法は、表面或いは裏面にだけレーザ加工痕を形成するものである。したがって、その後の応力印加による分割工程では、レーザ加工痕を起点とするクラックを分割予定ラインに沿って発生させることができず、分割予定ラインに精度よく沿う分割が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の分割加工方法の問題に鑑みてなされたもので、分割予定ラインに沿って精度よく分割できる硬脆材料板体の分割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の本発明の硬脆材料板体の分割加工方法は、厚さｔの硬脆材料板体に対し光学的に透明な波長を有する繰り返し短光パルスレーザビームを集光レンズを介して該硬脆材料板体の表面に入射したとき、前記レーザビームのウエストが前記硬脆材料板体の内部ｔ／２より浅いか或いは深い位置に存在するように前記集光レンズの焦点位置を調整し、前記繰り返し短光パルスレーザビームが前記硬脆材料板体の表面にオーバラップ入射するように該レーザビームの光軸を該硬脆材料板体に対して想定された分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、該レーザビームを該硬脆材料板体の表面に入射する毎に、該ウエストの領域及び該ウエストの領域から深さ方向に離間した該硬脆材料板体の裏面付近に光誘起破壊を起こさせる工程を含むことを特徴としている。
【０００７】
硬脆材料板体の内部と裏面或いは表面と裏面に分割予定ラインに沿って光誘起破壊痕が形成されるので、その後の応力印加による分割工程で分割予定ラインに沿って精度よく分割することができる。
【０００８】
また、前記集光レンズの開口数が０．３以下であることが好ましい。
【０００９】
開口数が０．３以下であると、所謂焦点深度が大きいためにビームウエストが光軸方向に緩やかに広がるので、加工対象の板体の厚さが大になっても内部と裏面或いは表面と裏面に光誘起破壊痕を形成することができる。
【００１０】
さらに、前記ｔ／２より浅い位置が前記硬脆材料板体の表面からレーリーレンジ以内であり、前記ｔ／２より深い位置が該硬脆材料板体の裏面よりレーリーレンジ以内であることが望ましい。
【００１１】
ウエストから表面或いは裏面までの距離がレーリーレンジより小さいので、加工対象の板体の厚さが大になっても内部と裏面或いは表面と裏面に光誘起破壊痕をより一層確実に形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
硬脆材料板体の内部と裏面或いは表面と裏面に分割予定ラインに沿って光誘起破壊痕が形成されるので、その後の応力印加による分割工程で分割予定ラインに沿って精度よく分割することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の硬脆材料板体の分割加工方法を図１〜４を用いて説明する。図１は本発明の分割加工方法を説明する模式図、図２は図１のA−A線から見た一部切欠断面図、図３は図２のビームウエスト付近を拡大して模式的に示した図である。図４は、ビームウエストがサファイア基板の表面１１からその厚さｔの半分より浅い位置にあるように調整されたときのビームウエスト付近の拡大図である。図１及び図２で１０が硬脆材料板体である例えばサファイア基板、レーザビームが入射する表面１１に点線で示す１５が分割予定ラインである。図１及び図２に示すように、サファイア基板１０によって線形吸収を起こさないような波長を有する、例えば、希土類ドープモードロックファイバレーザベースのフェムト秒レーザ装置から、発生された、例えば、４００ｆｓのパルス幅を有する繰り返し周期１００ｋＨｚの短光パルスレーザビーム３０が使用される。この短光パルスレーザビーム３０は、表面１１に対して、垂直に且つビーム３０のウエスト３１が基板１の内部に位置するように集光レンズ２００で絞り込まれて入射される。この場合、当該分割加工を開始する前に、後述する加工装置（図６）の駆動部６１で光学ベンチ６４をＺ軸方向に微動させ、サファイア基板の表面１１と集光レンズ２００との間隔距離を調整することにより、レーザビーム３０のビームウエスト３１が基板１０の表面１１から深さ方向に厚さｔの半分より深い位置に存在するように設定される。
【００１４】
上記集光レンズ２００により集光された短光パルスレーザビーム３０のウエスト３１の表面１１に垂直な方向（深さ方向）距離ｄ0（＞ｔ／２）位置への設定は、先ず、照明光源を用いて上記集光レンズ２００の焦点を基板１０の表面１１に設定し、次いで、集光レンズ２００を基板１０の表面１１側に所定の距離ｄ移動させることにより行われる。前記所定距離ｄとｄ0の関係は、レーザビーム３０の波長λと基板１０の屈折率ｎ（λ）に依存し、
ｄ0＝ｎ（λ）ｄ                  （１）
と表される。例えば、基板１０の厚さが１００μｍで、表面１１から深さ方向に８０μｍの位置にウエスト３１を設定する場合、ｄ0＝８０μｍ、ｎ（λ）＝１．７５から、ｄ＝４５．７μｍと求まり、集光レンズ２００を表面１１側に約４６μｍ移動させればよい。
【００１５】
短光パルスレーザビーム３０の光軸OAが、サファイア基板１０の表面１１に想定された分割予定ライン１５（図１中に点線で示す）に沿って、所定の加工速度Ｖをもって矢印Ｄ方向（図２においては、光軸OAと直交し紙面に平行な方向）に、基板１０の表面１１に対して、相対的に移動させられる。このとき、パルスレーザビーム３０の各パルスは、図３Ｂに示すように、実線のスポット３１と点線のスポット３１´（スポット３１の一つ前のパルスによるスポット）がオーバラップするように矢印Ｄ方向の移動速度（加工速度）Ｖが設定される。ここで、オーバラップ度合いを示すスポット３１の中心線ＣＬとスポット３１´の中心線ＣＬ´の間隔γは、レーザビーム３０のパルス繰り返し周波数Ｒと加工移動速度Ｖで一義的に定まる。すなわちγは、
γ＝Ｖ／Ｒ                （２）
と表される。例えば、スポット３１、３１´の直径が７μｍでγ＝０．４μｍにするには、Ｒ＝１００ｋＨｚの場合、Ｖ＝４０ｍｍ／ｓとなる。すなわち、Ｖ＝４０ｍｍ／ｓとすることで、中心ＣＬには９パルスのレーザビームがオーバラップ照射されることになる。
【００１６】
次に、図３を用いて、ウエストの領域及びウエストの領域から深さ方向に離間した硬脆材料板体の裏面付近に例えば多光子吸収による光誘起破壊が起こるメカニズムについて説明する。図３に示すように、例えば、ウエスト３１が表面１１からｄ０（＞ｔ／２）、裏面からレーリーレンジＺｒ離れた位置にある場合は次のように考えられる。
【００１７】
今、図３に示すように、ウエスト３１から上下δ０の範囲（斜線でハッチングした範囲）をウエスト領域Ｓ０、Ｓ０の下端からδ１の範囲をＳ１、上端からδ１の範囲をＳ′１、Ｓ１の下端からδ２の範囲をＳ２、Ｓ′１の上端からδ２の範囲をＳ′２とすると、当然レーザビーム３０の強度（単位面積当たりのパワー）は、Ｓ０が最も高く、次いでＳ１及びＳ′１、Ｓ２及びＳ′２の順である。したがって、レーザビームの強度が例えば５ＴＷ／ｃｍ２程度であると、サファイア基板の結晶が同じ束縛条件下にあれば、Ｓ０→Ｓ１、Ｓ′１→Ｓ２、Ｓ′２の順に多光子吸収による光誘起破壊加工が行われると考えられる。しかしながら、図３に示すように、Ｓ２の下端は自由空間に接し、束縛が弱いためと、光誘起破壊により発生する蒸気や粒子が自由空間に逃げやすいために、Ｓ２が加工され易い。それに対して、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ′１、Ｓ′２は、自由空間から隔絶しており、束縛が強く、光誘起破壊により発生する蒸気や粒子が逃げられないために、加工されにくい。したがって、まず、Ｓ２が加工され、次に最も強度の高いＳ０が加工されるものと考えられる。すなわち、ウエスト領域Ｓ０とそこから深さ方向に離間した裏面付近のＳ２領域に光誘起破壊痕が形成され、光誘起破壊痕１３、１４となる。なお、このＳ０の加工は、蒸気や粒子の逃げ道がないと進まないので、Ｓ１領域も若干加工される必要があると思われる。したがって、Ｓ１領域が全く加工されない非加工領域でなく、部分的に加工される領域である。
【００１８】
ここで、レーリーレンジＺｒについて、説明する。レーリーレンジは、シングルモードのレーザビーム（ガウスビーム）を集光レンズで集光したときのビーム径がウエスト３１でのスポット径の√２倍以内である距離であり、図３に示すようにレーリーレンジを越えるとビームは急激に大きくなる。したがって、レーリーレンジ以内のビームの強度が高く、レーリーレンジを越えるとビーム強度は急激に小さくなる。よって、ビームウエスト３１の位置は、裏面１２からレーリーレンジ以内が望ましい。なお、レーリーレンジＺrは、集光レンズ２００に入射するレーザビーム径を２aとすると、
Ｚr＝（４λ／π）（１／２a）２        （３）
と表される。ここで、例えば、波長λ=１．０４５μｍのレーザビームを集光する場合、NA＝０．６５のとき、ｆ＝４ｍｍ、２a＝３ｍｍを代入すると、Ｚr＝２．４μｍ、となる。また、NA＝０．２４のとき、ｆ＝２０ｍｍ、２a＝３ｍｍを代入すると、Ｚr＝５９μｍとなる。したがって、NAが大きいほどＺrが小さく、反対にNAが小さいほどＺrが大きくなることがわかる。よって、集光レンズのNAを０．３以下にすると、分割加工対象である硬脆材料板体の厚さｔが１００μｍのオーダでも上記のようなウエスト領域Ｓ０と裏面領域Ｓ２に光誘起破壊痕を形成することができるようになる。
【００１９】
次に、図４を用いて、ウエストの領域及びウエストの領域から深さ方向に離間した硬脆材料板体の裏面付近に多光子吸収による光誘起破壊が起こるメカニズムについて説明する。図４は、レーザビームのウエストが硬脆材料板体の内部ｔ／２より浅い位置に存在するように集光レンズの焦点位置を調整した場合である。図４に示すように、例えば、ウエスト３１が表面１１からｄ０（＜ｔ／２）、裏面から（Ｚｒ＋Δ）離れた位置にある場合は次のように考えられる。
【００２０】
今、図４に示すように、ウエスト３１から上下δ０の範囲をウエスト領域Ｓ０、Ｓ０の下端からδ１の範囲をＳ１、上端からδ１の範囲をＳ′１、Ｓ１の下端からδ２の範囲をＳ２、Ｓ２の下端からΔの範囲をＳ３とすると、当然レーザビーム３０の強度（単位面積当たりのパワー）は、Ｓ０が最も高く、次いでＳ１及びＳ′１、Ｓ２、Ｓ３の順である。したがって、サファイア基板の結晶が同じ束縛条件下にあれば、Ｓ０→Ｓ１、Ｓ′１→Ｓ２→Ｓ３の順に加工されると考えられる。しかしながら、図４に示すように、Ｓ´１の途中、Ｓ３の下端は自由空間に接し、束縛が弱いためと、光誘起破壊により発生する蒸気や粒子が自由空間に逃げやすいために、Ｓ´１、Ｓ３が加工され易い。それに対して、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２は、自由空間から隔絶しており、束縛が強く、光誘起破壊により発生する蒸気や粒子が逃げられないために、加工されにくい。したがって、まず、Ｓ´１ついでＳ３が加工され、次に最も強度の高いＳ０、次いでＳ２の下部が加工されるものと考えられる。すなわち、ウエスト領域Ｓ０とそこから表面１１に至るＳ´１の一部と裏面付近のＳ３及びＳ２の一部に光誘起破壊痕が形成され、光誘起破壊痕１３´、１４′となる。
【００２１】
次に、上記分割加工方法で分割予定ラインに沿って形成されたサファイア基板３０の内部光誘起破壊痕１３及び裏面に連なる光誘起破壊痕１４或いは表面に連なる光誘起破壊痕１３´及び裏面に連なる光誘起破壊痕１４´を介して分割又は割断する工程について図５と共に説明する。  図５で、１０がサファイア基板、１４、１４´が分割予定ラインに沿って形成された裏面に連なる光誘起破壊痕である。まず、図６に示すように、サファイア基板１０の分割予定ラインに沿って裏面１２に形成された光誘起破壊痕１４、１４´の両側部（図５中白抜き矢印１７で示す部分）を保持又は固定する一方、基板１０の表面１１における上記破壊痕１４、１４´に対応する部分（図５中、白抜き矢印１８で示す部分）に図示しないブレーク刃等の刃先を押し当てて押圧することにより、破壊痕１４、１４´に歪み応力を集中作用させ、上記基板１０を分割予定ラインに沿って簡単且つ容易に分割又は割断することができる。
【００２２】
次に本発明の分割加工方法を実施する分割加工装置の一例を図６と共に説明する。分割加工装置は、レーザビーム３０を発生するレーザ装置５０と、レーザビーム３０をＯＮ−ＯＦＦ制御するシャッター５４と、レーザビーム３０を透過するダイクロイックミラー５５と、ダイクロイックミラー５５を透過したレーザビーム３０を集光する集光レンズ２００と、集光レンズ２００で集光されたレーザビーム３０がＺ軸方向から入射される加工対象物の硬脆材料板体１０が吸着載置される溝ａが付いた吸着台５７と、吸着台５７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ７１と、吸着台５７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ７２と、吸着台５７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ７３と、制御用パソコン８０と、を備える。
【００２３】
分割加工装置は、さらに、吸着台５７に吸着された硬脆材料板体１０を可視光線で照明して観察するための可視光線を発生する観察光源６３と、観察光源６３からの可視光線を９０°曲げてダイクロイックミラー５５に入射させるハーフミラー５６と、集光レンズ２００、ダイクロイックミラー５５、及びハーフミラー５６を介してウエハ１００を撮像するＣＣＤカメラ６２を備える。
【００２４】
分割加工装置はさらに、レーザ装置５０、シャッター５４、ダイクロイックミラー５５、集光レンズ２００、ハーフミラー５６、観察光源６３、及びＣＣＤカメラ６２を配置する光学ベンチ６４と、光学ベンチ６４をＺ軸方向に駆動する駆動部６１と、を備える。
【００２５】
シャッター５４、観察光源６３、ＣＣＤカメラ６２、及び駆動部６１は制御用パソコン８０に接続されており、シャッター５４、観察光源６３のＯＮ−ＯＦＦ制御、ＣＣＤカメラ６２の撮像データ処理、駆動部６１の駆動制御が行われる。したがって、制御用パソコン８０からの命令でレーザビーム３０のウエスト位置（焦点位置）３１をＣＣＤカメラ６２で撮像して制御用パソコン８０のモニター上で観察することができる。
【００２６】
レーザ装置５０は、発振モジュール５１と、発振モジュール５１から発振されたレーザ光を伝播するファイバ５３と、ファイバ５３を伝播してきたレーザ光を増幅する増幅モジュール５２と、発振モジュール５１からのレーザ光の出力、パルス幅、繰返し周波数を制御するレーザコントローラ５４と、を備える。レーザコントローラ５４はパソコン８０に接続されており、パソコン８０からの命令で動作する。発振モジュール５１は、Ｙｂドープのモードロックファイバレーザと、ファイバレーザから発振されたパルスレーザ光を受光して伸張されたパルスレーザ光を出力するファイバー伸張器と、伸張されたパルスレーザ光を受光してパルスを間引くパルス間引き器と、伸張されて間引かれたパルスレーザ光を受光して増幅されたパルスレーザ光を出力するファイバー前置増幅器と、を備える。増幅モジュール５２は、発振モジュール５１からのパルスレーザ光をファイバ５３を通して受光してさらに増幅するファイバ主増幅器と、増幅されたパルスレーザ光を受光して圧縮されたパルスレーザ光を出力する圧縮器と、を備える。増幅モジュール５２は光学ベンチ６４にレーザビーム３０がＺ軸方向に出射されるように固定されている。増幅モジュール５２からは波長が１０４５ｎｍ、平均出力が１．２Ｗ、パルス幅が５００ｆｓ〜５ｐｓ、繰り返し周波数が５０〜１０００kHzのレーザビーム３０が出射される。
【００２７】
レーザ装置５０は、上記の他に、波長が３００〜１８００ｎｍ、パルス幅が１０ｆｓ〜１０ｐｓ、繰り返し周波数が５０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの性能を有するものであればよい。例えば、再生増幅タイプのTi：サファイアレーザ装置等を用いてもよい。
【００２８】
レーザ装置５０は、波長が７００〜１６００ｎｍ、パルス幅が５０ｆｓ〜２ｐｓ、繰り返し周波数が５０〜３００ｋＨｚの性能を有することが望ましい。
【００２９】
以下に、上記構成の分割加工装置の操作手順について説明する。まず、シャッター５４を閉じ、レーザ装置５０を所定の繰り返し周波数で運転する。次にシャッター５４を開いて集光レンズ２００を出射するレーザビーム３０のパルスエネルギが所定の値になるようにコントローラ５４で発振モジュール５１を制御する。
【００３０】
次に、シャッター５４を閉じて、吸着台５７に分割予定ライン１５の方向がＹ軸方向になるように且つ分割予定ライン１５が吸着台５７の溝イの直上に位置するように脆材料板体１０をセットする。次に、観察光源６３をONしてＣＣＤカメラ６２で硬脆材料板体１０の表面１１を観察しながら、焦点位置が表面１１の分割予定ライン１５に一致するようにＸ軸ステージ７１、Ｙ軸ステージ７２を移動させると共に、駆動部６１で光学ベンチ６４をＺ軸方向に微動させる。
【００３１】
次に、ウエスト位置３１が表面１１から所定の深さｄ0（＜ｔ／２、ただし、ｔは板体１０の厚さである。）に位置するように、駆動部６１で光学ベンチ６４を表面１１に近づける（下降させる）。
【００３２】
次に、シャッター５４をＯＮしてレーザビーム３０をウエスト位置に集光照射しながら板体１０をＹ軸ステージ７２でＹ軸方向にビームスポットがオーバラップする所定の移動速度Ｖで移動させ、所定の距離移動させたらシャッター５４をOFFする。
【００３３】
裏面１２に連なる光誘起破壊痕が形成される過程で、ガスや粒子といったデブリが放出されるが、分割予定ラインと吸着台の溝を一致させることで、次のような効果が発揮される。１）溝に純水或いはＨｅ、Ｎ２、反応性ガス等を流すことで、発生するデブリを効率よく除去することができる、２）分割加工対象の硬脆材料板体に応じて最適な反応性ガス（例えばフッ素ラジカルを生成するＳＦ６等）を選択使用することで化学エッチング作用が起こる（光誘起破壊で発生するプラズマの作用でフッ素ラジカルが発生し、例えば、ガラス板体に対して珪素のエッチングが化学的に進む）ため、裏面から内部に向けてより深い加工が可能になる、３）雰囲気ガスが最小限の容積で済む、４）溝を真空排気することで、デブリの飛散を抑制することができ、硬脆材料板体に形成されているデバイスへの付着を防止することができる。
【００３４】
次に、本発明の分割加工方法を用いてサファイア基板を分割加工した実施例を分割断面写真と共に説明する。
【実施例１】
【００３５】
図７にレーザビームのウエストをサファイア基板の厚さの１／２より深い位置に存在するように集光レンズの焦点位置を調整した分割加工結果を示す。
【００３６】
加工条件
加工対象：サファイア基板（厚さｔ＝１００μｍ）
レーザ装置：Ybドープモードロックファイバレーザベースフェムト秒レーザ装置
波長：１．０４５μｍ
パルス幅：３．７ｐｓ
パルス繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
平均出力：１．２Ｗ
ビーム径：３ｍｍ
集光レンズ：開口数０．１６、焦点距離１５．４ｍｍ
集光レンズ透過後のパルスエネルギ：１．５μＪ
レーザビーム入射面：サファイア結晶のＣ面
レーザビーム入射方向：Ｃ面に垂直
ウエスト位置：表面（入射面）から厚み方向内部に７８．８μｍ（集光レンズの焦点位置を入射面に合わせてから集光レンズを入射面に４５μｍ近づけたときの計算値）入った位置
レーリーレンジ：３５．１μｍ（計算値）
移動速度：４０ｍｍ／ｓ
ビームウエスト（スポット）径：６．８μｍ（計算値）
スポットオーバーラップ度（次パルスまでのスポット移動距離）：０．２μｍ（計算値）
スポット中心への入射パルス数：１７（計算値）
ビームウエスト強度：１．１ＴＷ／ｃｍ２（計算値）
【００３７】
図７は、上記加工条件で分割加工を行った後、ブレーク刃の刃先を押し当てて押圧して分割した分割面の顕微鏡写真である。このときのブレーク刃の押し込み量は１００μｍであった。表面から非加工域（劈開面）、加工域（ウエスト領域の光誘起破壊痕）、非加工域（部分加工域）及び裏面に連なる加工域が形成されていることがわかる。
【実施例２】
【００３８】
図８にレーザビームのウエストをサファイア基板の厚さの１／２より浅い位置に存在するように集光レンズの焦点位置を調整した分割加工結果を示す。
【００３９】
加工条件
加工対象：サファイア基板（厚さｔ＝１００μｍ）
レーザ装置：Ybドープモードロックファイバレーザベースフェムト秒レーザ装置
波長：１．０４５μｍ
パルス幅：４８０ｆｓ
パルス繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
平均出力：１．２Ｗ
ビーム径：３ｍｍ
集光レンズ：開口数０．２５、焦点距離１１．０ｍｍ
集光レンズ透過後のパルスエネルギ：１．５μＪ
レーザビーム入射面：サファイア結晶のＣ面
レーザビーム入射方向：Ｃ面に垂直
ウエスト位置：表面（入射面）から厚み方向内部に１７．５μｍ（集光レンズの焦点位置を入射面に合わせてから集光レンズを入射面に１０μｍ近づけたときの計算値）入った位置
レーリーレンジ：１７．９μｍ（計算値）
移動速度：１０ｍｍ／ｓ
ビームウエスト（スポット）径：４．９μｍ（計算値）
スポットオーバーラップ度（次パルスまでのスポット移動距離）：０．０５μｍ（計算値）
スポット中心への入射パルス数：４６（計算値）
ビームウエスト強度：１６．６ＴＷ／ｃｍ２（計算値）
【００４０】
図８は、上記加工条件で分割加工を行った後、ブレーク刃の刃先を押し当てて押圧して分割した分割面の顕微鏡写真である。このときのブレーク刃の押し込み量は１００μｍであった。表面から表面に連なる加工域（ウエスト領域の光誘起破壊痕）、非加工域及び裏面に連なる加工域が形成されていることがわかる。
【００４１】
レーザ装置に所謂超短パルスレーザ（フェムト秒パルスレーザ）を使用するので、加工原理が光誘起破壊であり、断熱的な加工となる。そのため裏面に連なる加工域はクラックの発生が抑制され、分割された板体の抗折強度が向上する。また、同時に行われる内部加工或いは表面に連なる加工もパルス幅が短いため、低い平均パワーであっても効率よく行うことができる。その結果、板体を透過する余剰レーザ光によるデバイスなどへのダメージを抑制することができる。また、中心波長が１μｍ以上の近赤外域のフェムト秒パルスレーザを用いると、板体及び半導体デバイスに対する透過性が高いため、さらに熱影響を抑制することができる。さらに、発振器や増幅器に光ファイバを用いるフェムト秒ファイバレーザ装置を使用すると、１００ｋＨｚ以上の繰り返し周波数をもつため、繰り返し周波数が１ｋＨｚ程度の従来のチタンサファイア結晶をはじめとする再生増幅方式による大エネルギフェムト秒レーザ装置に比べ、高速な加工ができる。また、ビーム品質も優れている（Ｍ２＝１．３）ため、回折限界近くまで集光することができ、加工形状精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
半導体産業に利用される可能性が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の分割加工方法を説明する模式図である。
【図２】図１のA−A線から見た一部切欠断面図である。
【図３】図２のビームウエスト付近を拡大して模式的に示した図である。
【図４】ビームウエストがサファイア基板の表面からその厚さの半分より浅い位置にあるように調整されたときのビームウエスト付近の拡大図である。
【図５】本発明の方法で分割加工された硬脆材料板体を分割する原理を説明する模式図である。
【図６】本発明の分割加工方法を実施できる、分割加工装置を示すブロック図である。
【図７】レーザビームのウエストをサファイア基板の厚さの１／２より深い位置に存在するように集光レンズの焦点位置を調整して分割加工した実施例１の分割面の顕微鏡写真である。
【図８】レーザビームのウエストをサファイア基板の厚さの１／２より浅い位置に存在するように集光レンズの焦点位置を調整して分割加工した実施例２の分割面の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００４４】
１０・・・・・・硬脆材料板体
１１・・・・・・硬脆材料板体の表面
１２・・・・・・硬脆材料板体の裏面
１５・・・・・・分割予定ライン
３０・・・・・・短光パルスレーザビーム
３１・・・・・・ウエスト
２００・・・・・集光レンズ
ＯＡ・・・・・・レーザビームの光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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