(57)【要約】【課題】硬度が高い加工対象物であっても効率の良い切断を可能にするレーザ加工方法を提供する。【解決手段】加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせて多光子吸収が生じる条件でレーザ光Ｌを照射し、切断予定ライン５に沿って改質領域７による切断起点領域８を形成する。その後、切断予定ライン５に沿って加工対象物１の表面３に溝５９を形成する。これにより、溝５９の形成に伴って、或いは比較的小さな力を加えることで、切断起点領域８を起点として割れが発生し、その割れが溝５９の底面５９ａと加工対象物１の裏面２１とに到達する。したがって、加工対象物１の硬度が高い場合であっても、ブレードによりフルカットする方法や、加工対象物１の表面３に溝５９のみを形成して割断する方法に比べ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を効率良く切断することが可能になる。【選択図】  図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域を形成した後、前記加工対象物の表面に前記切断予定ラインに沿って溝を形成する工程とを備えたことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記溝を形成した後、前記加工対象物において前記切断予定ラインに沿った切断予定部分にストレスを生じさせる工程を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域を形成した後、ブレードによって、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する工程とを備えたことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体材料基板、圧電材料基板やガラス基板等の加工対象物の切断に使用されるレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＳＡＷフィルタ用としてＩＴＤ電極等をパターン形成したタンタル酸リチウム基板（特許文献１参照）や、発光素子用としてＧａＮ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を結晶成長させたサファイア基板（特許文献２参照）等、硬度が高い加工対象物を高精度に切断する技術が求められている。
【０００３】
このような加工対象物を切断するための従来一般的な方法として、ブレードにより加工対象物をフルカットする方法や、或いは、ブレードにより加工対象物の表面に溝を形成した後（ハーフカット）、その溝に沿って加工対象物を割って切断する方法等がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２９０１４０号公報
【特許文献２】
特許第２７８０６１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に、上述したような硬度が高い加工対象物については、ブレードによる切削に多大な時間を要するばかりか、ブレードの摩耗が激しくブレードを頻繁に交換しなければならないため、加工対象物の切断効率が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、硬度が高い加工対象物であっても効率の良い切断を可能にするレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を形成した後、加工対象物の表面に切断予定ラインに沿って溝を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このレーザ加工方法においては、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域による切断起点領域を形成した後に、切断予定ラインに沿って加工対象物の表面に溝を形成する。これにより、溝の形成に伴って、或いは比較的小さな力を加えることで、切断起点領域を起点として割れが発生し、その割れが溝の底面と加工対象物の裏面とに到達する。したがって、加工対象物の硬度が高い場合であっても、ブレードによりフルカットする方法や、加工対象物の表面に溝のみを形成して割断する方法に比べ、切断予定ラインに沿って加工対象物を効率良く切断することが可能になる。
【０００９】
なお、切断起点領域とは、加工対象物が切断される際に切断の起点となる領域を意味する。この切断起点領域は、改質領域が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。
【００１０】
また、溝を形成した後、加工対象物において切断予定ラインに沿った切断予定部分にストレスを生じさせる工程を更に備えてもよい。上述したように、加工対象物の表面に溝を形成すると、その溝の形成に伴って、切断起点領域を起点として割れが発生して加工対象物が切断される場合もあるが、加工対象物の厚さや硬度、溝の深さ等によっては溝の形成と同時に切断されない場合もある。このような場合に、切断予定部分にストレスを生じさせると、切断起点領域を起点とした割れを溝の底面と加工対象物の裏面とに確実に到達させることができ、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断すること可能になる。そして、このようなストレスを生じさせる工程を備えることで、表面に形成する溝のサイズ（特に、深さ方向）を小さくすることが可能となり、結果として加工対象物の効率の良い切断を達成できる。
【００１１】
なお、「切断予定ラインに沿った切断予定部分にストレスを生じさせる」とは、切断予定部分に引張応力や曲げ応力、或いはせん断応力等を生じさせたり、切断予定部分に温度差を与えて熱応力を生じさせたりすることである。そして、切断予定部分のみに選択的にストレスを生じさせる場合に限らず、例えば、加工対象物全体にストレスを生じさせた結果として、切断予定部分にストレスが生じるような場合も含む。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を形成した後、ブレードによって、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このレーザ加工方法においては、ブレードにより切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する前に、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域による切断起点領域を形成する。これにより、ブレードにかかる負荷を減少させることができるため、ブレードによる切削速度を上げたり、摩耗を原因としたブレードの交換回数を減らしたりすることが可能になる。したがって、加工対象物の硬度が高い場合であっても、切断起点領域を形成せずにブレードによりフルカットする方法等に比べ、切断予定ラインに沿って加工対象物を効率良く切断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザ加工方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明に係るレーザ加工方法においては、加工対象物の内部に改質領域を形成する。加工対象物の内部での改質領域を形成するためにレーザ光による多光子吸収を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改質領域を形成するためのレーザ加工方法について説明する。
【００１５】
材料の吸収のバンドギャップＥＧよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はｈν＞ＥＧである。しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとｎｈν＞ＥＧの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ２）で決まる。
【００１６】
このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工方法の原理について、図１〜図６を参照して説明する。図１に示すように、ウェハ状（平板状）の加工対象物１の表面３には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５がある。切断予定ライン５は直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレーザ加工方法では、図２に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射して改質領域７を形成する。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、仮想線に限らず加工対象物１に実際に引かれた線であってもよい。
【００１７】
そして、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図１の矢印Ａ方向に）相対的に移動させることにより、集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って移動させる。これにより、図３〜図５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、この改質領域７が切断起点領域８となる。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物１がレーザ光Ｌを吸収することにより加工対象物１を発熱させて改質領域７を形成するものではない。加工対象物１にレーザ光Ｌを透過させ加工対象物１の内部に多光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌがほとん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。
【００１８】
加工対象物１の内部に切断起点領域８を形成すると、この切断起点領域８を起点として割れが発生し易くなるため、図６に示すように、比較的小さな力で加工対象物１を切断することができる。よって、加工対象物１の表面３に不必要な割れを発生させることなく、加工対象物１を高精度に切断することが可能になる。
【００１９】
この切断起点領域８を起点とした加工対象物１の切断には、次の２通りが考えられる。１つは、切断起点領域８形成後、加工対象物１に人為的な力が印加されることにより、切断起点領域８を起点として加工対象物１が割れ、加工対象物１が切断される場合である。これは、例えば加工対象物１の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物１の切断起点領域８に沿って加工対象物１に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物１に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の１つは、切断起点領域８を形成することにより、切断起点領域８を起点として加工対象物１の断面方向（厚さ方向）に向かって自然に割れ、結果的に加工対象物１が切断される場合である。これは、例えば加工対象物１の厚さが小さい場合には、１列の改質領域７により切断起点領域８が形成されることで可能となり、加工対象物１の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域７により切断起点領域８が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域８が形成されていない部位に対応する部分の表面３上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域８を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物１の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
【００２０】
さて、本実施形態に係るレーザ加工方法において、多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（１）〜（３）の場合がある。
【００２１】
（１）改質領域が１つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
加工対象物（例えばガラスやＬｉＴａＯ３からなる圧電材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第４５回レーザ熱加工研究会論文集（１９９８年．１２月）の第２３頁〜第２８頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
【００２２】
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。
【００２３】
（Ａ）加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７００μｍ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０−８ｃｍ２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：出力＜１ｍＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ００
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００２４】
なお、レーザ光品質がＴＥＭ００とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。
【００２５】
図７は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は１パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合である。ピークパワー密度が１０１１（Ｗ／ｃｍ２）程度から加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。
【００２６】
次に、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて、図８〜図１１を参照して説明する。図８に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域９を形成する。クラック領域９は１つ又は複数のクラックを含む領域である。このように形成されたクラック領域９が切断起点領域となる。図９に示すように、クラック領域９を起点として（すなわち、切断起点領域を起点として）クラックがさらに成長し、図１０に示すように、クラックが加工対象物１の表面３と裏面２１とに到達し、図１１に示すように、加工対象物１が割れることにより加工対象物１が切断される。加工対象物１の表面３と裏面２１とに到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物１に力が印加されることにより成長する場合もある。
【００２７】
（２）改質領域が溶融処理領域の場合
加工対象物（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。
【００２８】
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
【００２９】
（Ａ）加工対象物：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、外径４インチ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０−８ｃｍ２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：２０μＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ００
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
倍率：５０倍
Ｎ．Ａ．：０．５５
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３０】
図１２は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ１１の内部に溶融処理領域１３が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域１３の厚さ方向の大きさは１００μｍ程度である。
【００３１】
溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを説明する。図１３は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さｔが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。
【００３２】
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である１０６４ｎｍにおいて、シリコン基板の厚さが５００μｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が８０％以上透過することが分かる。図１２に示すシリコンウェハ１１の厚さは３５０μｍであるので、多光子吸収による溶融処理領域１３はシリコンウェハ１１の中心付近、つまり表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なので、レーザ光がシリコンウェハ１１の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ１１の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域１３がシリコンウェハ１１の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなく、溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
【００３３】
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によって形成される切断起点領域を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。そして、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図１２のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。このように、加工対象物の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。
【００３４】
（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
加工対象物（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第４２回レーザ熱加工研究会論文集（１９９７年．１１月）の第１０５頁〜第１１１頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
【００３５】
以上、多光子吸収により形成される改質領域として（１）〜（３）の場合を説明したが、ウェハ状の加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。
【００３６】
すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、（１１１）面（第１劈開面）や（１１０）面（第２劈開面）に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓなどの閃亜鉛鉱型構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる基板の場合は、（１１０）面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。さらに、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、（０００１）面（Ｃ面）を主面として（１１２０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。
【００３７】
なお、上述した切断起点領域を形成すべき方向（例えば、単結晶シリコン基板における（１１１）面に沿った方向）、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。
【００３８】
以下、本発明に係るレーザ加工方法の実施形態について、より具体的に説明する。なお、図１６〜図２１は、図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った部分断面図である。
【００３９】
［第１実施形態］
図１４に示すように、加工対象物１は、タンタル酸リチウム等の圧電基板であり、その表面３には、多数のＳＡＷフィルタ素子５１がフォトリソグラフィ技術によって形成されている。各ＳＡＷフィルタ素子５１は、図１５に示すように、ＩＴＤ電極５２を表面波の伝搬方向に並設させたトランスバーサル型のフィルタであり、各ＩＴＤ電極５２は、細線状の金属膜５３によって並列に接続されている。また、各ＳＡＷフィルタ素子５１は、細線状の金属膜５４によって矩形状に仕切られており、この金属膜５４に対しては、ＩＴＤ電極５２を接続する金属膜５３の一部が近接配置されている。
【００４０】
このような電極構成を採用することで、加工対象物１が急激な温度変化にさらされて焦電効果により焦電荷が発生しても、金属膜５３を介して焦電荷が瞬時に移動するため、ＩＴＤ電極５２の放電破壊を防止することができる。
【００４１】
以上のように構成された加工対象物１を、次のようにして金属膜５４に沿って格子状に切断する。まず、加工対象物１の金属膜５４上に切断予定ライン５を設定し（図１５参照）、この加工対象物１に対する切断予定ライン５の位置データを記憶手段（例えば、コンピュータのメモリ等）に保存する。
【００４２】
続いて、レーザ加工装置を用いて加工対象物１の内部に切断起点領域を形成する（切断起点領域形成工程）。すなわち、図１６に示すように、加工対象物１の表面３に保護フィルム６１を貼り付けて、裏面２１を上方に向けて加工対象物１をレーザ加工装置の載置台６２上に真空チャック等で固定する。そして、裏面２１をレーザ光入射面として加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせて、上述した多光子吸収が生じる条件でレーザ光Ｌを照射し、同時に、記憶手段に記憶された切断予定ライン５の位置データに基づいて加工対象物１に対して集光点Ｐを相対移動させる。
【００４３】
これにより、加工対象物１の内部には、切断予定ライン５に沿って裏面２１から所定距離内側に改質領域７による切断起点領域８が形成される。なお、裏面２１をレーザ光入射面とするのは、加工対象物１の表面３には切断予定ライン５に沿って金属膜５４が延在しており、この金属膜５４によってレーザ光Ｌの入射が妨げられるからである。
【００４４】
切断起点領域形成の後、ダイシングソーを用いて加工対象物１の表面３に溝を形成する（溝形成工程）。すなわち、図１７に示すように、加工対象物１の表面３から保護フィルム６１を取り除き、加工対象物１の裏面２１に拡張フィルム６３を貼り付けて、表面３を上方に向けて加工対象物１をダイシングソーの載置台５７上に真空チャック等で固定する。そして、記憶手段に記憶された切断予定ライン５の位置データに基づいて加工対象物１に対してブレード５８を相対移動させ、加工対象物１の表面３に溝を形成する。なお、ブレード５８は、例えば、刃先がダイヤモンドにより形成された回転ブレードである。また、溝５９の形成は、ブレード５８に限らず、エッチング等、他の方法で行ってもよい。
【００４５】
これにより、加工対象物１の表面３には、図１８に示すように、切断予定ライン５に沿って所定深さの溝５９が形成される。ここでは、溝５９の底面５９ａが切断起点領域８に到達しない深さで溝５９を形成した。このように、切断起点領域形成工程と溝形成工程とにおいて切断予定ライン１についての同じ位置データを使用することで、切断予定ライン５に沿った切断予定部分６０における切断起点領域８と溝５９との位置ずれを防止することができる。なお、溝５９の形成と同時に、加工対象物１の表面３から金属膜５４と金属膜５３の一部とが除去されて、ＳＡＷフィルタ素子５１について所望の動作が得られることになる。
【００４６】
溝形成工程の後、フィルム拡張装置を用いて切断予定部分６０にストレスを生じさせる（ストレス印加工程）。すなわち、図１９に示すように、加工対象物１の裏面２１に貼り付けられていた拡張フィルム６３を外方側にエキスパンドし、切断予定部分６０に引張応力やせん断応力等のストレスを生じさせる。
【００４７】
これにより、切断起点領域８を起点として割れ６４が発生し、この割れ６４が溝５９の底面５９ａと加工対象物１の裏面２１とに到達して、加工対象物１が切断予定ライン５に沿って複数のチップ６６に切断される。なお、拡張フィルム６３の拡張に伴い各チップ６６が互いに離間するため、各チップ６６を容易且つ確実にピックアップすることが可能になる。
【００４８】
以上のように、第１実施形態のレーザ加工方法においては、切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に改質領域７による切断起点領域８を形成した上で、切断予定ライン５に沿って加工対象物１の表面３に溝５９を形成する。そのため、例えば、加工対象物１の表面３に溝５９のみを形成したものに比べ、より小さな力で拡張フィルム６３を拡張させて加工対象物１を個々のチップ６６に切断することができる。したがって、上述したタンタル酸リチウムその他の酸化物単結晶（水晶、ニオブ酸リチウム、サファイア等）或いは光透過性セラミックス等、硬度の高い加工対象物１であっても、ブレード５８によりフルカットする方法や、加工対象物１の表面３に溝５９のみを形成して割断する方法に比べ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を効率良く切断することが可能になる。
【００４９】
なお、溝形成工程においては、ブレード５８により溝５９を形成するため、溝５９の底面５９ａに多数のマイクロクラックが発生し得る。このようなマイクロクラックが発生すると、切断起点領域８を起点とした割れ６４が当該マイクロクラックと連結し易くなるため、当該マイクロクラックは、割れ６４が溝５９の底面５９ａ内に確実に収まるのを促進させる。
【００５０】
さらに、切断起点領域形成工程及び溝形成工程の後にストレス印加工程を備えているため、溝５９の深さや幅を小さくすることが可能となる。したがって、加工対象物１の切断時間のより一層の短縮化や、溝５９の形成による切削屑の減少化を達成できる。しかも、溝５９の幅を小さくすることで、加工対象物１から得られるチップ６６の数を増加させることができる。
【００５１】
ところで、上述した溝形成工程では、溝５９の底面５９ａが切断起点領域８に到達しない深さで溝５９を形成したが、図２０に示すように、溝５９の底面５９ａを切断起点領域８に到達させてもよい。この場合、溝５９と切断起点領域８とが連結するため、ストレス印加工程においては、切断起点領域８と裏面２１との間の未割断部分に引張応力やせん断応力のストレスが集中し易くなる。したがって、より一層小さな力で拡張フィルム６３を拡張させ、より一層高精度に加工対象物１を個々のチップ６６に切断することが可能になる。
【００５２】
また、加工対象物１の厚さや硬度、形成する溝５９の深さ等によっては、溝５９の形成と同時に（或いは、その後に）、切断起点領域８を起点として割れ６４が自然に発生して加工対象物１が切断される場合がある。このような場合には、拡張フィルム６３を拡張させるといったストレス印加工程が不要になるため、加工対象物１の更に効率の良い切断が可能となる。
【００５３】
また、切断起点領域形成工程及び溝形成工程の後にストレス印加工程を備える場合でも、切断起点領域８を起点として自然に発生する割れ６４を加工対象物１の裏面２１又は溝５９の底面５９ａのいずれか一方に到達させてもよい。このような制御は、溝形成工程後の切断予定部分６０の厚さ（すなわち、裏面２１と底面５９ａとの距離）を想定し、厚さ方向における当該厚さの中心位置から裏面２１又は底面５９ａのいずれか一方に偏倚させて改質領域７を形成しておくことで可能になる。特に、割れ６４を拡張フィルム６３側の面に到達させておくと（加工対象物１の表面３側に拡張フィルム６３を貼り付ける場合もある）、拡張フィルム６３の拡張による加工対象物１の割断精度をより一層向上させることができる。
【００５４】
なお、「切断予定部分６０の厚さ方向における中心位置から加工対象物１の裏面２１側に偏倚させて改質領域７を形成する」とは、切断起点領域８を構成する改質領域７が、溝形成工程後の切断予定部分６０の厚さ方向における厚さの半分の位置から裏面２１側に偏倚して形成されることを意味する。つまり、切断予定部分６０の厚さ方向における改質領域７の幅の中心位置が、切断予定部分６０の厚さ方向における中心位置から裏面２１側に偏倚して位置している場合を意味し、改質領域７の全ての部分が切断予定部分６０の厚さ方向における中心位置に対して裏面２１側に位置している場合のみに限る意味ではない。溝５９の底面５９ａ側に偏倚させて改質領域７を形成する場合についても同様である。
【００５５】
［第２実施形態］
第２実施形態のレーザ加工方法においては、上述した図１４に示す加工対象物を、次のようにして金属膜５４に沿って格子状に切断する。
【００５６】
まず、第１実施形態と同様に、加工対象物１の金属膜５４上に切断予定ライン５を設定し（図１５参照）、この加工対象物１に対する切断予定ライン５の位置データを記憶手段に保存する。
【００５７】
さらに、第１実施形態の切断起点領域形成工程と同様に、レーザ加工装置を用いて加工対象物１の内部に切断起点領域を形成する（切断起点領域形成工程）。これにより、加工対象物１の内部には、切断予定ライン５に沿って裏面２１から所定距離内側に改質領域７による切断起点領域８が形成される。
【００５８】
この切断起点領域形成工程の後、ダイシングソーを用いて加工対象物１を切断する（切断工程）。すなわち、図１７に示すように、切断起点領域８が形成された加工対象物１の裏面２１に拡張フィルム６３を貼り付けて、表面３を上方に向けて加工対象物１をダイシングソーの載置台５７上に真空チャック等で固定する。そして、記憶手段に記憶された切断予定ライン５の位置データに基づいて加工対象物１に対してブレード５８を相対移動させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１をフルカットする（すなわち、完全に切断する）。
【００５９】
これにより、図２１に示すように、加工対象物１は切断予定ライン５に沿って複数のチップ６６に切断される。なお、加工対象物１のフルカットによって、加工対象物１の表面３に形成されていた金属膜５４と金属膜５３の一部とが除去され、各チップ６６のＳＡＷフィルタ素子５１について所望の動作が得られることになる。
【００６０】
このように、第２実施形態のレーザ加工方法においては、ブレード５８により切断予定ライン５に沿って加工対象物１を切断する前に、切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に改質領域７による切断起点領域８を形成する。これにより、切断起点領域８が形成されていない場合に比べてブレード５８にかかる負荷が減少するため、ブレード５８による切削速度を上げたり、摩耗を原因としたブレード５８の交換回数を減らしたりすることが可能になる。したがって、加工対象物１の硬度が高い場合であっても、切断起点領域８を形成せずにブレード５８によりフルカットする方法等に比べ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を効率良く切断することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るレーザ加工方法によれば、硬度が高い加工対象物であっても効率良く切断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。
【図２】図１に示す加工対象物のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図４】図３に示す加工対象物のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３に示す加工対象物のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。
【図７】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２工程における加工対象物の断面図である。
【図１０】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３工程における加工対象物の断面図である。
【図１１】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４工程における加工対象物の断面図である。
【図１２】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。
【図１３】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。
【図１４】第１実施形態の加工対象物を示す平面図である。
【図１５】図１４に示す加工対象物の要部拡大平面図である。
【図１６】第１実施形態の切断起点領域形成工程の様子を示す断面図である。
【図１７】第１実施形態の溝形成工程の様子を示す断面図である。
【図１８】第１実施形態の溝形成工程後の様子を示す断面図である。
【図１９】第１実施形態のストレス印加工程の様子を示す断面図である。
【図２０】第１実施形態の他の溝形成工程後の様子を示す断面図である。
【図２１】第２実施形態の切断工程の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１…加工対象物、３…表面、５…切断予定ライン、７…改質領域、８…切断起点領域、５８…ブレード、５９…溝、６０…切断予定部分、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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