(57)【要約】【課題】レーザー加工方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明のレーザー加工方法によれば、スキャナー又はポリゴンミラーを用いてレーザービームを動くようにスキャンし、斜角方向に対象物へ照射することにより、対象物を効率よくスクライビング又は切断することができる。【選択図】図１
2012152823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）レーザービームをスキャンさせる段階と、
（Ｂ）対象物を動かしながら、スキャンされる前記レーザービームを前記対象物に照射する段階と、を含んでなり、
（Ｂ）段階で、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の深さ方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の深さ方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工方法。
【請求項２】
（Ａ）レーザービームをスキャンさせる段階と、
（Ｂ）対象物を動かしながら、スキャンされる前記レーザービームを前記対象物に照射する段階と、を含んでなり、
（Ｂ）段階で、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に平行な方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の表面に平行な方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工方法。
【請求項３】
前記対象物の表面からその反対面まで対象物を除去して切断することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー加工方法。
【請求項４】
前記対象物の表面から表面とその反対面との間の任意の地点まで対象物を除去してスクライビングすることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー加工方法。
【請求項５】
前記対象物の表面から深さ方向に一定の距離離れた第１面を改質させてスクライビングすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーザー加工方法。
【請求項６】
（Ａ）及び（Ｂ）段階をさらに行い、前記第１面から深さ方向に一定の距離離れた前記対象物の別の一つ以上の面をさらに改質させることを特徴とする、請求項５に記載のレーザー加工方法。
【請求項７】
レーザー装置から発生したレーザービームをスキャン手段又はミラーリング手段を用いてスキャンさせて出射し、スキャンされた前記レーザービームを光学系を介して集光させて前記対象物へ照射することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のレーザー加工方法。
【請求項８】
前記スキャン手段又はミラーリング手段がポリゴンミラーであることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー加工方法。
【請求項９】
レーザービームを発生させるレーザー発生手段と、前記レーザー発生手段から発生したレーザービームをスキャンさせるスキャン手段と、スキャンされた前記レーザービームの経路を変更するための第１光学系と、前記第１光学系から出射されるレーザービームを集光させる第２光学系と、対象物を固定するためステージと、を含んでなり、
前記ステージを移送して前記対象物を動かしながら、前記第２光学系を介してスキャンされて出射される前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射し、前記対象物の深さ方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の深さ方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項１０】
レーザービームを発生させるレーザー発生手段と、前記レーザービームの経路を変更するための第１光学系と、前記第１光学系から出射されるレーザービームをスキャンさせるミラーリング手段と、前記ミラーリング手段から出射されるレーザービームを集光させる第２光学系と、対象物を固定するためのステージと、を含んでなり、
前記ステージを移送して前記対象物を動かしながら、前記第２光学系を介してスキャンされて出射される前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射し、前記対象物の深さ方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の深さ方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項１１】
前記対象物の表面からその反対面まで対象物を除去して切断することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のレーザー加工装置。
【請求項１２】
前記対象物の表面から表面とその反対面との間の任意の地点まで対象物を除去してスクライビングすることを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載のレーザー加工装置。
【請求項１３】
前記対象物の表面から深さ方向に一定の距離離れた面を改質させてスクライビングすることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のレーザー加工装置。
【請求項１４】
前記対象物の表面から深さ方向に一定の距離離れ、前記改質される１つの面以外に、表面から他の深さに位置した別の一つ以上の面をさらに改質させることを特徴とする、請求項１３に記載のレーザー加工装置。
【請求項１５】
レーザービームを発生させるレーザー発生手段と、前記レーザー発生手段から発生したレーザービームをスキャンさせるスキャン手段と、スキャンされた前記レーザービームの経路を変更するための第１光学系と、前記第１光学系から出射されるレーザービームを集光させる第２光学系と、対象物を固定するためのステージと、を含んでなり、
前記ステージを移送して前記対象物を動かしながら、前記第２光学系を介してスキャンされて出射される前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射し、前記対象物の表面に平行な方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の表面に平行な方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項１６】
レーザービームを発生させるレーザー発生手段と、前記レーザービームの経路を変更するための第１光学系と、前記第１光学系から出射されるレーザービームをスキャンさせるミラーリング手段と、前記ミラーリング手段から出射されるレーザービームを集光させる第２光学系と、対象物を固定するためのステージと、を含んでなり、
前記ステージを移送して前記対象物を動かしながら、前記第２光学系を介してスキャンされて出射される前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射し、前記対象物の表面に平行な方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の表面に平行な方向の該当面を改質させることを特徴とする、レーザー加工装置。
【請求項１７】
前記ミラーリング手段は回転する複数の反射面を介してレーザービームをスキャンするポリゴンミラーであることを特徴とする、請求項１０又は１６に記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工方法及び装置に関し、垂直方向ではなく斜角方向からレーザー光源を対象物に照射して対象物を効率よくスクライビング又は切断することが可能なレーザー加工方法及び装置に関する。特に、本発明は、スキャナー又はポリゴンミラーなどの光学系を用いてレーザー光源を空間及び時間的に適切に分配されるようにスキャンし、加工対象物のレーザービームによる熱変形を最小化させることにより、高出力のレーザー光源を用いて効率よく対象物をスクライビングし、或いは切断又は内部改質を介して切断するレーザー加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光源を用いた加工は、光エネルギーを非常に小さい領域に集束させ易くてエネルギー密度を高めることができ、直進性に優れるうえ、非接触加工が可能であるため、高硬度の対象物又は脆性材料の切断及びスクライビング工程に非常に有用な方法である。また、レーザーは、自由曲線などの複雑な形状も加工することができ、加工範囲も小さくて微細加工が可能であり、他の加工方法に比べて熱による加工物の変形などの影響も少ないから、近年産業界で広く採用されている。レーザー加工に用いられるレーザーは、発振するレーザービームの波形によってパルスレーザーと連続発振レーザーに分類される。特に、パルスレーザーは、ナノ秒（ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ）、ピコ秒（ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ）、フェムト秒（ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ）級の短い照射時間を有するレーザーであって、尖頭出力（ピークパワー）が数十ｋｗ以上と高い特性を持っており様々な物質の加工に適し、連続発振レーザーより少ない熱変形効果を起こす。最近、このようなレーザー加工は、シリコンウエハー、化合物半導体ウエハー、セラミック半導体基板、サファイア基板、金属基板及びガラス基板などをスクライビング又は切断するために広く使用されている。
【０００３】
ところが、レーザーを用いた加工方法でも、レーザービームが照射される対象物の該当部分からパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生し、外部へ排出されていないパーティクルは図１に示すように改質部位に再沈着（ｒｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）され、これにより加工対象物の表面が滑らかではなく凸凹が生じ、さらに深い加工形状を生成するために、この部分にレーザービームを再び照射して加工する場合、レーザービームが対象物のさらに深い箇所に到達することを妨害する役目をしてスクライビングを妨害する。このような理由により、充分なスクライビングの深さを確保することができない場合は、対象物のブレーキングの際に対象物がスクライビングした方向とは異なる方向に分けられる問題点が発生し、その応用に制約が生ずる。
【０００４】
また、レーザー製造技術の発達により、平均出力が非常に高い高出力のピコ秒又はフェムト秒レーザーが開発されているが、このようなレーザーが切断及びスクライビングのために使用される場合には、加工表面における熱影響による非晶質化或いは気化による体積膨張により、基板の表面に不規則的なマイクロクラック（ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ）が生じ、これにより切断断面が荒くなり、加工対象の表面に生成されている素子自体の特性低下も生ずるなど、応用に多くの制限を受けている実情である。
【０００５】
このような影響を最小化させるために、最近、比較的弱いパルスレーザー出力を対象物の表面に繰り返し照射する方法が知られているが、このように再沈着による表面の凸凹又はマイクロクラックなどの問題を解決するのに限界があり、高出力レーザーの性能を用いた効率のよい速い速度の加工が不可能である。また、レーザーを用いたスクライビング方法の一つとして、対象物の内部にレーザーを集光させて対象物の内部組織を改質する方式が知られている。ところが、対象物の表面の垂直方向からレーザーを照射して内部に切断予定ポイント又はラインを作る既存の方式では厚い対象物に適用することが難しいという問題があり、適用の際にもレーザーを繰り返し照射する方式を取らなければならないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解決するためのもので、その目的は、スキャナー又はポリゴンミラーなどを用いて、レーザービームを、空間上の一定の区間を反復して動くようにスキャンした後、対象物の表面に対して垂直な方向ではなく、斜角方向（ｔｉｌｔｅｄ  ａｎｇｌｅ）から対象物に照射することにより、高出力のレーザー光源を用いた加工にも拘らず熱変形が少なく、加工中の部位から生成されたパーティクルが抜け出す通路を確保して再沈着を最大限防止することにより、加工品質を高め且つ深く加工を行うことが可能なレーザー加工方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、斜角方向からスキャンされたレーザービームを対象物の内部に集光させて改質面を作ることにより、速い速度で対象物の内部に切断予定面を形成し、厚い対象物でもより向上した切断品質を得ることが可能なレーザー加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
まず、本発明の特徴を要約すると、前述した本発明の目的を達成するために、本発明のある観点に係るレーザー加工方法は、（Ａ）レーザービームをスキャンさせる段階と、（Ｂ）対象物を動かしながら、スキャンされる前記レーザービームを前記対象物に照射する段階と、を含んでなり、（Ｂ）段階で、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の深さ方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の深さ方向の該当面を加工することを特徴とする方法１と、前記対象物の表面に平行な方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の表面に平行な方向の該当面を加工することを特徴とする方法２に分けることができる。
【０００９】
方法１では、前記対象物の表面からその反対面まで或いはそれらの間の任意の地点まで対象物を除去或いは改質させてスクライビング又は切断することができ、前記対象物の表面から深さ方向に一定の距離離れた対象物の表面に垂直な第１面を改質させて追っての切断に利用することができ、（Ａ）及び（Ｂ）段階をさらに行い、前記第１面から深さ方向に一定の距離離れた前記対象物の別の一つ以上の平行な面をさらに改質させることもできる。
【００１０】
方法２では、前記対象物の表面から一定の深さまでの対象物を対象物の表面に平行な方向に除去してスクライビングすることもでき、前記対象物の表面から深さ方向に一定の距離離れた対象物の表面に水平な第１面を改質させることができ、（Ａ）及び（Ｂ）段階をさらに行い、前記第１面から深さ方向に一定の距離離れた前記対象物の別の一つ以上の平行な面をさらに改質させることもできる。
【００１１】
また、本発明の他の観点に係るレーザー加工装置は、レーザービームを発生させるレーザー発生手段と、前記レーザー発生手段から発生したレーザービームをスキャンさせ、経路を変更するための第１光学系と、前記第１光学系から出射されるレーザービームを集光させる第２光学系と、対象物を固定するためのステージと、を含んでなり、前記ステージを移送して前記対象物を動かしながら、前記第２光学系を介してスキャンされて出射される前記レーザービームを前記対象物に照射するが、前記対象物の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から前記レーザービームを前記対象物に照射し、前記対象物の深さ方向及び対象物の表面に水平な方向にスキャンされる前記レーザービームが通過する前記対象物の深さ方向及び対象物の表面に水平な方向の該当面を改質させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るレーザー加工方法及び装置によれば、斜角方向からスキャンされるレーザービームを対象物に照射し、加工の際に生成されるパーティクルが抜け出す通路を確保して再沈着を防止することにより、加工部位の対象物を効率よく除去することができるので、切断及びスクライビング加工の品質を高めることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、斜角方向からスキャンされたレーザービームを対象物の内部に集光させて改質面を作ることにより、厚い対象物でも容易に切断することが可能な切断予定面を形成して切断に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の加工物の表面に垂直方向からレーザー光源を入射させた加工の結果を示す写真である。
【図２】本発明の一実施例に係るレーザー加工装置を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例に係るポリゴンミラーの使用方式を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例に係る表面から深さ方向へのレーザー加工方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例に係る深さ方向に対象物の内部改質を介して切断予定面を形成することを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例に係る深さ方向に対象物の内部に改質を介して多層の切断予定面を形成することを説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例に係る多層の切断予定面の形成の際にスクライビング結果を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施例によって対象物の内部に形成される改質面のサイズを説明するための図である。
【図９】本発明の一実施例に係る対象物の表面に平行な方向へのレーザー加工方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る対象物の表面に平行な方向に対象物の内部改質を介して切断予定面を形成することを説明するための図である。
【図１１】本発明の一実施例に係るレーザー加工方式の他の使用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面及び添付図面に記載された内容を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
図２は本発明の一実施例に係るレーザー加工装置１００は、レーザー装置１１０と、第１ミラー１２０ａ、第２ミラー１２０ｂ及び第３ミラー１２０ｃを含む第１光学系１２０と、第２光学系１３０と、制御装置１４０とを含む。この他にも、レーザー加工装置１００は、加工対象物１０を固定させるためのステージをさらに含み、制御装置１４０の制御信号に応じてステージを移送させ、対象物１０が加工されるべき位置へ動くようにすることができる。図示してはいないが、レーザー加工装置１００は、加工中に発生するパーティクルを吹き付けるためのエアブロワー（ａｉｒ  ｂｌｏｗｅｒ）、又はパーティクルを収集するためのサクション（ｓｕｃｔｉｏｎ）装置など、加工の品質及び速度を高めるための付加的な機能を行う装置をさらに含むことができる。
【００１７】
加工対象物１０は、シリコンウエハー、化合物半導体ウエハー、セラミック半導体基板、サファイア基板、金属及びガラス基板、並びに各種有機物を含む全ての固形材料でありうる。
【００１８】
レーザー装置１１０は、連続して発振するレーザービーム、或いはピークパワーが数十ｋｗ以上のナノ秒、ピコ秒又はフェムト秒級の短い照射時間を有するパルスビームを発生させることが可能な装置である。加工者は、制御装置１４０を調節してレーザー装置１１０が適切なパワー及び波長のレーザービームを発生するようにすることができる。
【００１９】
レーザービームを往復スキャンする駆動部（例えば、スキャナー）は、レーザー加工装置１００のいずれかの部分に装置することができるが、図２における第１ミラー１２０ａ、第２ミラー１２０ｂ又は第３ミラー１２０ｃをスキャナーから構成し、或いは後述するように（図３参照）第１ミラー１２０ａ、第２ミラー１２０ｂ又は第３ミラー１２０ｃをアクチュエータ１２０ｆ又はモーターによって駆動されるポリゴンミラー１２０ｅから構成することができる。ここで、スキャナーに必要なミラーとポリゴンミラーは、光学レンズやプリズムなどの他の光学系で代替でき、必要に応じてレーザービームの経路を変えるための他の光学手段で代替されてもよい。
【００２０】
制御装置１４０は、制御信号を発生させてステージを移送させることにより、対象物１０が加工されるべき位置へ動くようにすることができるうえ、対象物１０上の支持台に取り付けられた光学系ステージで第１光学系１２０又は第２光学系１３０が動いて対象物１０の加工位置へ移動するように制御することができる。また、制御装置１４０は、第１光学系１２０の各ミラーの角度を調節し、或いは第２光学系１３０の角度又はフォーカシング（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）位置などを調節することができる。
【００２１】
第１ミラー１２０ａ、第２ミラー１２０ｂ及び第３ミラー１２０ｃは、上述したように、レーザービームの経路を変更して第２光学系１３０へ出射させる。第２光学系１３０は、入射するレーザービームを集光させて対象物１０へ照射する。
【００２２】
制御装置１４０は、スキャナーを制御してスキャナーミラーが一定の周期及び角度で往復運動するように制御することができ、アクチュエータ１２０ｆ又はモーターを制御して、複数の反射面を有するポリゴンミラー１２０ｅが一定の速度で回転するように制御することができる。これにより、第１光学系１２０を介して入射したレーザービームを反射させて一定の幅内でレーザービームが反復的に往復スキャンされて出射されるようにすることができる。第２光学系１３０は、ポリゴンミラー１２０ｅから入射する、スキャンされたレーザービームを集光させて対象物１０へ照射することができる。ここで、ポリゴンミラー１２０ｅは、数個或いは数十・数百個の側面を有する多角柱状であってもよく、スキャン幅に応じて、適切な面数を有するミラーが使用できる。但し、これに限定されず、ポリゴンミラー１２０ｅの代わりに、アクチュエータ１２０ｆ又はモーターによって上下に動く他のミラーリング手段など別の光学系が使用されてもよい。
【００２３】
このように、本発明では、スキャナー又はポリゴンミラー１２０ｅを用いてレーザービームを往復スキャン（揺らしてやる）しながら、ステージ上で動く対象物１０に照射して対象物１０をスクライビング又は切断することができる。
【００２４】
例えば、図４の（Ａ）に示すように対象物１０を左から右に切断しようとする場合、図４の（Ｂ）に示すようにステージを移送して対象物１０が左から右へ動くようにし、スキャンされたレーザービームが第２光学系１３０を介して対象物１０に集光して照射されるようにする。特に、第２光学系１３０の角度が制御装置１４０によって適切に設定され、第２光学系１３０から出射されるレーザービームは、対象物１０の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から対象物１０に照射される。よって、対象物１０の深さ方向にスキャンされる第２光学系１３０からのレーザービームが通過する対象物１０の深さ方向の該当面（表面からその反対面まで或いはそれらの間の任意の地点まで）を改質させてスクライビング或いは切断することができる。対象物１０の深さ方向にスキャンされる第２光学系１３０からのレーザービームが対象物１０の表面から深さ方向に反対面まで改質させてスクライビングすることにより、後続のブレーキング工程で切断されるようにすることができ、さらに高いパワーのレーザーを使用し或いは改質幅を広めて後続のブレーキング工程なしに直ちに対象物１０の表面から深さ方向に反対面まで改質させて対象物１０が切断されるようにすることもできる。このように対象物１０の表面から深さ方向に反対面まで改質させる場合は、シリコンウエハー、化合物半導体ウエハーなど、比較的薄い厚さ、例えば数百μｍ以内の対象物を加工する場合に適する。
【００２５】
このように斜角方向からレーザービームを対象物１０に照射して加工する場合、パーティクルが抜け出す通路を確保して再沈着を防止することにより、表面の凸凹及びマイクロクラックが発生することなく、加工品質に優れた対象物を確保することができる。すなわち、図４の（Ｂ）に示すように、対象物１０の左端から対象物１０の深さ方向にレーザービームを照射していくとき、端部の一つの層がまず改質又は切削され、レーザービームが作る次の改質層が順次改質又は切削されながら、以前に作られた改質又は切削部分の空間がパーティクルの抜け出す通路として作用し、パーティクルの再沈着を低下させることができる。この際、対象物１０を加工する間に、上述したエアブロワー又はサクション装置を用いて、対象物１０から発生するパーティクルを吹き付け或いは吸入して再沈着をさらに防止することができる。
【００２６】
他の加工の例として、図５を参照すると、切断予定の表面上の位置から垂直に、一定の部分加工対象物の内部に位置した部分にレーザービームを集束させる場合、対象物の表面には集束していないレーザービームにより改質されないが、レーザービームが集束する地点に改質が起こり、スキャンされるレーザービームの場合には表面上の切断位置に対して平行な切断予定面を形成することができる。このような切断予定面の形成は、切断予定線又は点の形に加工する既存の加工法に比べて、加工の後にブレーキング工程で切断するとき、意図された方向への切断がうまく行われるようにして加工品質を向上させることができる。特に、このような方法は、加工対象物の厚さが厚くなるほど効果的であり、レーザービームがスキャンされる区間の長さを変化させながら加工対象物の厚さによる最適な改質面の幅を適用することができ、加工物の厚さが非常に厚い場合には図６に示すように平行な複数の切断予定面を構成することも可能である。
【００２７】
例えば、第２光学系１３０のフォーカシングが制御装置１４０によって適切に設定され、第２光学系１３０から出射されるレーザービームは対象物１０の表面から深さ方向に一定の距離離れた面を改質させることができる。図７に示すように、対象物１０の内部に互いに一定の距離離れた改質面を２個、３個など、その厚さに応じて複数個形成することも可能である。例えば、厚さ１０００μｍの対象物１０の内部に２００μｍなど離れた２個の改質面を形成することができ、それぞれの改質面は高さが２００μｍなどであってもよい。
【００２８】
すなわち、図５に示すように、第２光学系１３０から出射されるレーザービームは、対象物１０の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角を持つ斜角方向から対象物１０に照射され、これにより対象物１０の深さ方向にスキャンされる第２光学系１３０からのレーザービームが通過する対象物１０の表面から深さ方向に一定の距離離れた面を改質させていく。この際、パルスレーザーを用いる場合、一つのレーザーパルスが改質させる改質点の大きさは、内部に照射されたパルスレーザーの集光サイズによって決定できる。対象物１０が動き且つパルスレーザーが揺れることにより、各改質点が右上方向、右下方向に反復的に形成され、レーザーパルスのスキャン方式に応じて右上方向、右下方向にそれぞれ形成される改質点の個数は複数個であり、これにより一つの改質点が持つ高い高さより大きい高さを持つ改質面が対象物１０の内部に形成できる（図８）。このように厚膜対象物１０に対して内部に速い速度で改質面を形成することができ、十分なレーザーパワーで形成された改質面によってブレーキング工程でクラックなどの発生なしに優れた加工品質を得ることができる。
【００２９】
加工対象物１０の表面に垂直な方向への面加工だけでなく、加工対象物１０の表面に平行な方向の面を加工する方法が可能である。このような加工方法の一例が図９及び図１０に示されている。レーザービームスキャンの方向を加工対象物１０の表面に平行な方向とした後、レーザービームを加工対象物１０の表面、或いは表面から一定の深さの内部に焦点が結ばれるように集束させると、加工対象物１０の表面に平行な一定の幅（レーザーのスキャン幅）の加工面或いは改質面が形成できる。セラミック半導体基板、サファイア基板、金属基板及びガラス基板など、比較的厚い厚さ、例えば１０００μｍ以上の厚膜対象物の場合にはこのような工程を用いるが、これを全加工対象物の表面に拡大すれば、半導体又はＬＥＤ製造工程で使われるバックグラインディング（Ｂａｃｋｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程を代替することが可能な、加工対象物の厚さを調節しうる加工が可能である。図９及び図１０のような方法がバックグラインディング工程に利用できる例を説明したが、これに限定されるものではなく、場合によっては図９又は図１０のように加工対象物１０の表面又は表面から一定の深さの内部に、表面に平行な一つ又は複数の改質面を形成して、加工対象物１０をスクライビング又は切断することもできる。
【００３０】
上述したように、対象物１０の深さ方向にスキャンされる第２光学系１３０からのレーザービームが対象物１０の表面からの深さ方向、又は表面に平行な方向に改質させることもできるが（図４、図５、図６、図９、図１０）、対象物１０の一部領域に貫通ホールを形成してもよく（図１１の（Ａ））、対象物１０の一部領域に表面から一定の深さまでトレンチを形成してもよい（図１１の（Ｂ））。レーザーの特性上、貫通ホール又はトレンチの最小直径又は幅は、数μｍ〜数十μｍ以内にも加工可能である。この際にも、斜角方向からレーザービームを対象物１０に照射し、パーティクルの抜け出す通路を確保して再沈着を防止することにより、表面の凸凹又はマイクロクラックが発生することなく、加工品質に優れた対象物を確保することができる。
【００３１】
上述したように、本発明は、限定された実施例と図面によって説明されたが、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば多様な修正及び変形を加えることが可能である。よって、本発明の範囲は説明された実施例に局限されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１００    レーザー加工装置
１１０    レーザー装置
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ    第１光学系
１３０    第２光学系
１４０    制御装置
１２０ｅ    ポリゴンミラー
１２０ｆ    アクチュエータ
【図２】
2012152823.tif 000003
【図３】
2012152823.tif 000004
【図４】
2012152823.tif 000005
【図５】
2012152823.tif 000006
【図６】
2012152823.tif 000007
【図７】
2012152823.tif 000008
【図８】
2012152823.tif 000009
【図９】
2012152823.tif 000010
【図１０】
2012152823.tif 000011
【図１１】
2012152823.tif 000012
【図１】
2012152823.tif 000013