(57)【要約】【課題】加工時間のむだを省いて、加工効率の向上を図ったレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】レーザ加工装置１では、先ず、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）７を、ビーム位置調整部３及び対物レンズ４を介して、精密移動用ステージ５に固定された被加工材料Ｓの下で集光するようにセットする。次に、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５をＸ軸又はＹ軸の方向に移動させると同時にＺ軸の＋方向に移動させ、レーザ光（短パルス光）７の集光点を被加工材料Ｓの裏面（Ｚ−面）にまで走査する。これにより、被加工材料Ｓの裏面において、レーザ光（短パルス光）７の集光点が位置する箇所で、光誘起破壊によるレーザ加工が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザから発振したレーザ光を被加工材料の表面から透過させて前記被加工材料の裏面に集光させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載するレーザ加工方法であって、
前記被加工材料の裏面側にガスを吹き付けること、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載するレーザ加工方法であって、
前記被加工材料の裏面側を減圧させること、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するレーザ加工方法であって、
前記レーザのレーザ媒質が少なくともエルビウムをドープしたファイバーであるとともに、前記レーザ光の波長が１．５μｍに成分をもつこと、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載するレーザ加工方法であって、
前記被加工材料が、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つであること、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項６】
レーザ媒質がエルビウムをドープしたファイバーであるレーザから発振したレーザ光を、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つの被加工材料に照射させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項７】
レーザから発振したレーザ光を被加工材料の表面から透過させて前記被加工材料の裏面に集光させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載するレーザ加工装置であって、
前記被加工材料の裏面側にガスを吹き付けること、を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項７に記載するレーザ加工装置であって、
前記被加工材料の裏面側を減圧させること、を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、
前記レーザのレーザ媒質が少なくともエルビウムをドープしたファイバーであるとともに、前記レーザ光の波長が１．５μｍに成分をもつこと、を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、
前記被加工材料が、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つであること、を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
レーザ媒質がエルビウムをドープしたファイバーであるレーザから発振したレーザ光を、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つの被加工材料に照射させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の高エネルギー密度を利用して加工を行うためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の技術分野では、パルス幅がピコ秒からフェムト秒程度のレーザ光を被加工材料に照射した場合、レーザ光による光誘起破壊により、高品質の物質除去が行えることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０５１７９号公報
【０００４】
すなわち、光誘起破壊では、被加工部位のイオン化及び、自由電子の増殖、誘導破壊、プラズマ形成、蒸発などが起こるため、被加工部位の周囲に熱影響を与えることが殆どない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多くの場合、レーザ光を発振するレーザとして、チタンサファイアレーザを使用しており、レーザ光の波長が８００ｎｍ帯にあるため、例えば、シリコン又はガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を被加工材料としたときには、レーザ光が被加工材料に光吸収されるので、被加工材料の表面しか加工することができなかった。
【０００６】
さらに、被加工材料の表面にある被加工部位が光誘起破壊されると、気化した物資がプラズマとなって被加工部位の周辺に拡散し、レーザ光を遮蔽するため、当該プラズマが十分飛散するまで、次のレーザ光（短パルス光）の照射を待機させなければならず、このために、パルスの繰り返し周波数を低くする必要があり、加工時間にむだが生じていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、加工時間のむだを省いて、加工効率の向上を図ったレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、レーザ加工方法であって、レーザから発振したレーザ光を被加工材料の表面から透過させて前記被加工材料の裏面に集光させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載するレーザ加工方法であって、前記被加工材料の裏面側にガスを吹き付けること、を特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、  請求項１に記載するレーザ加工方法であって、前記被加工材料の裏面側を減圧させること、を特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するレーザ加工方法であって、前記レーザのレーザ媒質が少なくともエルビウムをドープしたファイバーであるとともに、前記レーザ光の波長が１．５μｍに成分をもつこと、を特徴としている。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載するレーザ加工方法であって、前記被加工材料が、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つであること、を特徴としている。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、レーザ加工方法であって、レーザ媒質がエルビウムをドープしたファイバーであるレーザから発振したレーザ光を、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つの被加工材料に照射させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴としている。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、レーザ加工装置であって、レーザから発振したレーザ光を被加工材料の表面から透過させて前記被加工材料の裏面に集光させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴としている。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載するレーザ加工装置であって、前記被加工材料の裏面側にガスを吹き付けること、を特徴としている。
また、請求項９に係る発明は、請求項７に記載するレーザ加工装置であって、前記被加工材料の裏面側を減圧させること、を特徴としている。
【００１５】
また、請求項１０に係る発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、前記レーザのレーザ媒質が少なくともエルビウムをドープしたファイバーであるとともに、前記レーザ光の波長が１．５μｍに成分をもつこと、を特徴としている。
【００１６】
また、請求項１１に係る発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれか一つに記載するレーザ加工装置であって、前記被加工材料が、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つであること、を特徴としている。
【００１７】
また、請求項１２に係る発明は、レーザ加工装置であって、レーザ媒質がエルビウムをドープしたファイバーであるレーザから発振したレーザ光を、シリコン又は、ガリウム砒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ガラス材料のいずれか一つの被加工材料に照射させた後に、前記レーザ光の走査又は前記被加工材料の移動を行うことにより、前記被加工材料における前記レーザ光の集光部位に光誘起破壊を起こさせること、を特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は、本実施の形態のレーザ加工装置の概要を示した図である。図１に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置１は、高強度レーザ２や、ビーム位置調整部３、約１０倍の対物レンズ４、精密移動用ステージ５、制御用コントローラ６などを有している。
【００１９】
そして、本実施の形態のレーザ加工装置１では、制御用コントローラ６などで以下の操作を行うことにより、被加工材料Ｓのレーザ加工を行うことができる。すなわち、先ず、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）７を、ビーム位置調整部３及び対物レンズ４を介して、精密移動用ステージ５に固定された被加工材料Ｓ（例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板）の下で集光するようにセットする。次に、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５をＸ軸又はＹ軸の方向に移動させると同時にＺ軸の＋方向に移動させ、図２に示すようにして、レーザ光（短パルス光）７の集光点Ｑを被加工材料Ｓの裏面（Ｚ−面）にまで走査する。これにより、被加工材料Ｓの裏面において、レーザ光（短パルス光）７の集光点Ｑが位置する箇所で、光誘起破壊によるレーザ加工が行われる。
【００２０】
このとき、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５をＸ軸又はＹ軸の方向に移動させることにより、レーザ光（短パルス光）７の集光点Ｑを被加工材料Ｓの裏面で走査させれば、被加工材料Ｓの裏面を自由にレーザ加工することができる。さらに、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５をＺ軸の方向に移動させることにより、レーザ光（短パルス光）７の集光点Ｑを被加工材料Ｓの内部で走査させれば、被加工材料Ｓの全体を自由にレーザ加工することができる。
【００２１】
もっとも、本実施の形態のレーザ加工装置１において、被加工材料Ｓの裏面から光誘起破壊によるレーザ加工を開始させるためには、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）７は、被加工材料Ｓ（例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板）を透過しつつ高強度のものでなければならない。そのため、本実施の形態のレーザ加工装置１で使用される高強度レーザ２では、波長が１５６０ｎｍ帯域で、平均出力が１６０ｍＷ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、パルス幅が４００〜６００ｆｓのレーザ光（短パルス光）７を出力している。そこで、以下に、本実施の形態のレーザ加工装置１で使用される高強度レーザ２について説明する。
【００２２】
図４は、本実施の形態のレーザ加工装置１で使用される高強度レーザ２の概要を示した図である。図４に示すように、高強度レーザ２は、フェムト秒レーザ発振器１１や、アイソレータ１２、４ポートサーキュレータ１３、ファイバーグレーティング１４、増幅部１８、回折格子対などのパルス圧縮器１７などから構成されている。さらに、増幅部１８は、図５に示すように、波長分割多重化カップラー（以下、「ＷＤＭ」という）２１ａ〜２１ｆ、アイソレータ２２ａ〜２２ｆ、発振波長が１．４８μｍのシングルモード用レーザダイオード（以下、「シングルモードＬＤ」という）２３ａ〜２３ｆ、正常分散で高出力用のシングルモードのエルビウムドープ増幅ファイバー（以下、「ＥＤＦ」という）２４ａ〜２４ｅ、ファラデーローターミラー（以下、「ＦＲＭ」という）１５などから構成されており、フェムト秒レーザ発振器１１から供給された短パルス光を往復経路（ダブルパス）形態で増幅することができる。
【００２３】
この点、フェムト秒レーザ発振器１１は、エルビウムファイバーレーザであって、時間幅がフェムト秒台のレーザ光（短パルス光）を出力するものである。そして、図４に示すように、フェムト秒レーザ発振器１１から出力されたレーザ光（短パルス光）は、アイソレータ１２及び４ポートサーキュレータ１３を介して、ファイバーグレーティング１４に入射される。
【００２４】
但し、ファイバーグレーティング１４は、レーザ光（短パルス光）の反射する位置がその波長により異なるものであるので、ファイバーグレーティング１４において入射・反射・出力されたレーザ光（短パルス光）は、チャープされた状態となる。このとき、チャープされたレーザ光（短パルス光）は、例えば、１００フェムト秒台から１００ピコ秒台に、時間幅が拡張しているので、フェムト秒レーザ発振器１１から出力されたときと比べ、そのピークパワーが低くなる。
そして、チャープされたレーザ光（短パルス光）は、増幅部１８に入射され、図５に示すように、シングルモードＬＤ２３ａが接続されたＷＤＭ２１ａを介して、ＥＤＦ２４ａを通過することにより、励起・増幅される。
【００２５】
尚、ＷＤＭ２１ａには、１．４８μｍポートと、１．５５μｍポート、コモンポートの３つのポートがあり、１．４８μｍポートに対しては、シングルモードＬＤ２３ａがアイソレータ２２ａを介して接続され、１．５５μｍポートに対しては、チャープされた短パルス光が入射し、コモンポートに対しては、ＥＤＦ２４ａの一端が接続される。
【００２６】
また、ＷＤＭ２１ｂにも、１．４８μｍポートと、１．５５μｍポート、コモンポートの３つのポートがあり、１．４８μｍポートに対しては、シングルモードＬＤ２３ｂがアイソレータ２２ｂを介して接続され、１．５５μｍポートに対しては、ＥＤＦ２４ａの他端が接続され、コモンポートに対しては、ＥＤＦ２４ｂの一端が接続される。
【００２７】
同様にして、ＷＤＭ２１ｃ，２１ｄ，２１ｅにも、１．４８μｍポートと、１．５５μｍポート、コモンポートの３つのポートがそれぞれあり、１．４８μｍポートに対しては、シングルモードＬＤ２３ｃ，２３ｄ，２３ｅがアイソレータ２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを介してそれぞれ接続され、１．５５μｍポートに対しては、ＥＤＦ２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの他端がそれぞれ接続され、コモンポートに対しては、ＥＤＦ２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの一端がそれぞれ接続される。
【００２８】
また、ＷＤＭ２１ｆにも、１．４８μｍポートと、１．５５μｍポート、コモンポートの３つのポートがあるが、１．４８μｍポートに対しては、シングルモードＬＤ２３ｆがアイソレータ２２ｆを介して接続され、１．５５μｍポートに対しては、ＦＲＭ１５が接続され、コモンポートに対しては、ＥＤＦ２４ｅの他端が接続される。
【００２９】
これにより、増幅部１８では、６つのシングルモードＬＤ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆを直列的に使用することができるので、シングルモードＬＤを使用したコアポンプでも励起光量を大きくすることができる。さらに、ＥＤＦ２４ｅの他端側にＦＲＭ１５が接続されることによって、往復経路（ダブルパス）形態となり、短パルス光の偏向面をＦＲＭ１５で９０°ずらすことができるので、５つのＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを短パルス光が往復した後、偏向依存型の４ポートサーキュレータ１３により出力することができ、回折格子対などのパルス圧縮器１７でパルス幅を短くした後、外部に出力される。
【００３０】
すなわち、高強度レーザ２では、図４に示すように、フェムト秒レーザ発振器１１からのレーザ光（短パルス光）が、ファイバーグレーティング１４に入射すると、チャープされ時間幅が拡張されるので、そのピークパワーが低くなる。従って、ファイバーグレーティング１４からのレーザ光（短パルス光）を、ファイバー増幅部１８（図５参照）に入射させれば、非線形現象の発生が起こり難い条件で、レーザ光（短パルス光）の増幅を行うことができる。そして、ファイバー増幅部１８（図５参照）では、５つのＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが直列的に接続されており、各ＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの一端からシングルモードＬＤ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆでそれぞれポンプされ、各ＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを通過する毎にレーザ光（短パルス光）の増幅が行われることから、レーザ光（短パルス光）の増幅効率を大きくすることができる。さらに、各ＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅとして、正常分散にあるものを使用しているので、レーザ光（短パルス光）が各ＥＤＦ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを通過してもその時間幅が圧縮されず、短パルス光の増幅における非線形現象の発生を抑止することができる。
【００３１】
さらに、ここでは、高強度レーザ２で使用されるフェムト秒レーザ発振器１１について説明する。図６は、フェムト秒レーザ発振器１１の概要を示した図である。図６に示すように、フェムト秒レーザ発振器１１は、フェムト秒パルス発振器１１０と光増幅器１３０などから構成されている。
【００３２】
フェムト秒パルス発振器１１０は、励起用光源としての光通信用ＬＤ１１１と、エルビウムをドープしたものであってレーザ媒質としての光増幅ファイバー１１２、レンズ１１３、ファラデー回転子１１４、ミラー１１５、レンズ１１６、ファラデー回転子１１７、１／４波長板１１８、１／２波長板１１９、ビームスプリッター（以下、「ＰＢＳ」という。）１２０、レンズ１２１、可飽和吸収体１２２などを有している。この点、フェムト秒パルス発振器１１０では、リニアキャビティを構成する光増幅ファイバー１１２の両端に２個のファラデー回転子１１４，１１７を配置することで、振動・温度変化などに起因する光偏波面ドリフトを補償する構造となっており、環境変化に対して強い構成としている。
【００３３】
そして、フェムト秒パルス発振器１１０においては、可飽和吸収体１２２の端面に施された金ミラー（不図示）とミラー１１５との間を種々の波長を含んだ光が何度も往復することで増幅され、さらに、位相が揃った状態（モードロック状態）の定常波が形成されると、両波長板１１８，１１９及びＰＢＳ１２０の作用により、レーザ光である光パルス列が光増幅器１３０に向けて出力される。
【００３４】
一方、光増幅器１３０は、ＰＢＳ１３２、１／２波長板１３３、１／４波長板１３４、ファラデー回転子１３５、レンズ１３６、エルビウムをドープした光増幅ファイバー１３７、レンズ１３８、ファラデー回転子１３９、ミラー１４０、励起用光源としての光通信用ＬＤ１４１などを有している。この点、光増幅器１３０でも、光増幅ファイバー１３７の両端に２個のファラデー回転子１３５，１３９を配置することで、振動・温度変化などに起因する光偏波面ドリフトを補償する構造となっており、環境変化に対して強い構成としている。
【００３５】
また、光増幅器１３０では、フェムト秒パルス発振器１１０からの光パルス列を、ＰＢＳ１３２で反射させ、光増幅ファイバー１３７に向かわせて通過させた後に、ミラー１１５で反射させ、光増幅ファイバー１３７を再び通過させることで、パルス圧縮を伴う増幅を行い、両波長板１３３，１３４及びＰＢＳ１３２の作用により、高強度レーザ２で使用されるフェムト秒レーザ発振器１１の出力として（図４参照）、外部に出力している。このときの光パルス列は、中心波長が１５６０ｎｍで、繰り返し周波数が４８．５ＭＨｚ、パルス幅が１０５ｆｓｅｃ、平均出力が６２．５ｍＷである。
【００３６】
尚、図６では、説明の便宜上、ＰＢＳ１３２からレンズ１３６（ひいては光増幅ファイバー１３７）に向かう光パルス列と、レンズ１３６（すなわち光増幅ファイバー１３７）からＰＢＳ１３２に向かう光パルス列とを分けて記載しているが、実際には、両光パルス列の光路は重畳している。
【００３７】
ここで、高強度レーザ２の説明に戻ると、図４に示すように、高強度レーザ２で使用されるフェムト秒レーザ発振器１１から出力されたレーザ光（短パルス光）は、不図示のパルスピッカーにより、繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚにまで可変できるようにした後で、アイソレータ１２に入射される。以上より、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）は、波長が１５６０ｎｍ帯域で、平均出力が１６０ｍＷである。
【００３８】
また、上述した不図示のパルスピッカーにより、繰り返し周波数を可変しても、１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚまでの範囲では、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）の平均出力に殆ど変化がなかった。この際、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）の１パルス当たりのエネルギーは、例えば、繰り返し周波数が１００ｋＨｚのときには１．６μＪであり、繰り返し周波数が５００ｋＨｚのときには０．３μＪであり、そのパルス時間幅は、いずれも、４００〜６００ｆｓである。
【００３９】
そして、本実施の形態のレーザ加工装置１では、被加工材料Ｓ（例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板）の裏面から光誘起破壊によるレーザ加工を開始させた後に、上述した不図示のシャッターにより、高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）を繰り返し周波数２００ｋＨｚで照射したときに発生するプラズマは、被加工材料Ｓ（例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板）の裏面から発生し、被加工材料Ｓ（例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板）の表面より照射している高強度レーザ２からのレーザ光（短パルス光）を遮蔽することがないので、高繰り返し周波数でレーザ加工を行うことができ、加工速度が上がる。
【００４０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、高強度レーザ２で使用されるフェムト秒レーザ発振器１１のフェムト秒パルス発振器１１０のレーザ媒質がエルビウムをドープした光増幅ファイバー１１２であるとともに、高強度レーザ２からのレーザ光（パルス光）の波長が１５６０ｎｍ（１．５μｍ）帯域にある。つまり、レーザ光（パルス光）の波長が１．５μｍに成分をもつ。また、被加工材料Ｓが、例えば、厚さが３００μｍのシリコン基板である。従って、高強度レーザ２からのレーザ光（パルス光）が被加工材料Ｓを透過することが可能である。
【００４１】
そして、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、図２に示すように、高強度レーザ２からのレーザ光（パルス光）を被加工材料Ｓの表面から透過させて被加工材料Ｓの裏面に集光させた後に（集光点Ｑ参照）、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５を介して、被加工材料の移動を行うことにより、高強度レーザ２からのレーザ光（パルス光）の走査を行って、被加工材料Ｓにおけるレーザ光（パルス光）の集光部位に光誘起破壊を起こさせている。このとき、被加工材料Ｓの集光部位は被加工材料Ｓの裏面にあることから、光誘起破壊の際に被加工材料Ｓの集光部位が気化したプラズマは、被加工材料Ｓの裏面の周辺に拡散し、被加工材料Ｓの表面から被加工材料Ｓを照射するレーザ光（パルス光）を遮蔽することがない。これにより、当該プラズマが十分に飛散するまでレーザ光（パルス光）の照射を待機させる必要がなく、さらに言えば、繰り返し周波数（パルス数）の高い高強度レーザ２から発振されるレーザ光（パルス光）の照射を行うこともできるので、加工時間のむだが省かれ、加工コストの低減を図ることができる。
【００４２】
尚、高強度レーザ２からのレーザ光（パルス光）の走査は、被加工材料Ｓが固定された精密移動用ステージ５に限るものではなく、これに代えて、光学系の装置を用いてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、図３に示すように、被加工材料Ｓが、ガリウム砒素基板であっても、同様の作用・効果を得ることができる。さらに、図３では、被加工材料Ｓを固定させるためのホルダー用ジグ８を精密移動用ステージ５に搭載し、ホルダー用ジグ８の内部空間９を不図示のポンプで減圧させながら、被加工材料Ｓのレーザ加工を行っている。従って、この場合には、ホルダー用ジグ８の内部空間９が真空引きされることにより、ホルダー用ジグ８の内部空間９に対して被加工材料Ｓが密着すると同時に、ホルダー用ジグ８の内部空間９に拡散したプラズマは除去される（図３の符号１０参照）。
【００４４】
すなわち、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、図３に示すようにすれば、被加工材料Ｓの裏面側を減圧させていることから、被加工材料Ｓの裏面の側でプラズマが発生しても、被加工材料Ｓが浮くことがなく、被加工材料Ｓの位置が常に固定されるので、精度の高い加工を行うことが可能となる。さらに、発生したプラズマの拡散が効率的に行われるので、被加工材料Ｓの裏面に付着することを防止できる。この点は、被加工材料Ｓが、シリコン基板であっても、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、被加工材料Ｓとして、シリコン基板やガリウム砒素基板であったが、その他のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料であってもよい。
この点、近年の半導体チップは、高密度化による小型化が進み、そのために、熱の発散の問題が顕在化し、これを解決するために、基板の薄型化が進められている。このため、現在、ダイシングや劈開による基板の分割がしにくくなってきており、レーザでの加工が望まれるようになってきている。しかしながら、通常のレーザ加工では、熱による加工なので、加工部位の周辺に熱変性を与え、半導体チップにダメージを与えるおそれがある。
一方、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、熱履歴のないきれいなレーザ加工を行うことができるので、基板の分割に適したものということができる。さらに、基板の分割だけでなく、半導体チップの一部にシリアル番号や型番などを刻印することが容易となり、市場における半導体チップのトラッキングにも役立つ。
【００４６】
また、被加工材料Ｓとしては、半導体材料に限るものではなく、ＢＫ７等の基板などの光学ガラス材料でもよい。この場合には、例えば、自動車のガラスにシリアル番号等を刻印することができ、自動車の盗難や、不法放置自動車の車番の特定などに役立たせることができる。
【００４７】
また、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、図３に示すように、被加工材料Ｓを固定させるためのホルダー用ジグ８を精密移動用ステージ５に搭載し、ホルダー用ジグ８の内部空間９を不図示のポンプで減圧させながら、被加工材料Ｓのレーザ加工を行うことにより、ホルダー用ジグ８の内部空間９に拡散したプラズマを除去し（図３の符号１０参照）、発生したプラズマの拡散を効率的に行って、被加工材料Ｓの裏面に付着することを防止していたが、この点、精密移動用ステージ５に浮上しないように固定された被加工材料Ｓに対して、不図示のエアコンプレッサやボンベからのガスを吹きつけても、発生したプラズマの拡散を効率的に行うことができるので、被加工材料Ｓの裏面に付着することを防止できる。
【００４８】
また、本実施の形態のレーザ加工装置１及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法では、高強度レーザ２として、図４に示すものに代えて、図７に示すものを使用してもよい。この点、図７の高強度レーザ２は、波長１５６０ｎｍ帯でのチャープトパルス増幅器を用いた高エネルギーフェムト秒ファイバーレーザであって、上述したフェムト秒レーザ発振器１１に加えて、チャープファイバー４１、レンズ４２、アイソレータ４３、第１ポンプレーザダイオード４４、マルチモードエルビウムドープファイバ増幅器４５、第２ポンプレーザダイオード４６、パルス圧縮器４７、ビームスプリッターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６などから構成されており、パルス幅が５ｐｓで平均出力が１３Ｗにまで増幅したレーザ光（パルス光）を、パルス圧縮器４７によって、パルス幅が１００ｆｓで平均出力が６．５Ｗに圧縮して出力している。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、被加工材料の集光部位は被加工材料の裏面にあることから、光誘起破壊の際に被加工材料の集光部位が気化したプラズマは、被加工材料の裏面の周辺に拡散し、被加工材料の表面から被加工材料を照射するレーザ光を遮蔽することがない。これにより、当該プラズマが十分に飛散するまでレーザ光の照射を待機させる必要がなく、さらに言えば、繰り返し周波数（パルス数）の高いレーザから発振されるレーザ光の照射を行うこともできるので、加工時間のむだが省かれ、加工コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の概要を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置において、高強度レーザからのレーザ光（短パルス光）の集光点が、精密移動用ステージに固定された被加工材料の裏面にまで走査された際の概要を示した部分拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置において、高強度レーザからのレーザ光（短パルス光）の集光点が、精密移動用ステージのホルダー用ジグに固定された被加工材料の裏面にまで走査された際の概要を示した部分拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置で使用される高強度レーザの概要を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置において、高強度レーザの増幅部の概要を示した図である。
【図６】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置において、高強度レーザで使用されるフェムト秒レーザ発振器の概要を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置で使用される高強度レーザの概要を示した図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工装置
２    高強度レーザ
３    ビーム位置調整部
４    対物レンズ
５    精密移動用ステージ
６    制御用コントローラ
７    レーザ光（短パルス光）
８    ホルダー用ジグ
９    ホルダー用ジグの内部空間
Ｑ    レーザ光（短パルス光）の集光点
Ｓ  被加工材料
【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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