JP5844089B2 - レーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工方法に関する。

従来における上記技術分野のレーザ加工方法として、例えば波長１３００ｎｍのレーザ光を板状の加工対象物に照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を加工対象物に形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０８４５９号公報

ここで、加工対象物に直接レーザ光を照射するのではなく、加工対象物とは異なる屈折率を有する部材を介して加工対象物にレーザ光を照射し、加工対象物の内部に改質領域を形成したいという要望がある。

そこで本発明は、加工対象物とは異なる屈折率を有する部材を介して照射されたレーザ光であっても、加工対象物の内部に改質領域を形成することができるレーザ加工方法を提供することを目的とする。

そのため本発明に係るレーザ加工方法は、屈折率が互いに異なる第１の部材及び第２の部材が積層された状態において、第２の部材の内部の所定の位置に集光するように、第１の部材が配置された側から第２の部材の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って切断の起点となる改質領域を第２の部材の内部に形成する工程を備え、レーザ光を照射する際には、所定の位置においてレーザ光が集光するように、レーザ光の収差を補正することを特徴とする。

このレーザ加工方法においては、屈折率が互いに異なる第１の部材及び第２の部材が積層されている場合であっても、レーザ光は第１の部材を透過して第２の部材の内部で集光する。これにより、第２の部材とは異なる屈折率を有する第１の部材を介して照射されたレーザ光であっても、レーザ光が集光する第２の部材の内部において改質領域を形成することができる。

また、レーザ光の収差の補正は、レーザ光が第１の部材のみを透過する状態で、第１の部材におけるレーザ光の出射面の位置又はレーザ光が第１の部材を透過した位置においてレーザ光が集光するようにレーザ光の収差を補正する第１の補正パターンと、レーザ光が第２の部材のみを透過する状態で、第２の部材の内部の改質領域を形成する所定の位置においてレーザ光が集光するようにレーザ光の収差を補正する第２の補正パターンと、に基づいてレーザ光の収差を補正する。これにより、第１の補正パターン及び第２の補正パターンに基づいてレーザ光の収差が補正され、レーザ光が集光ボケすることなく、第２の部材の内部におけるレーザ光を集光させたい所定の位置に確実にレーザ光を集光させることができる。従って、所定の位置に確実に改質領域を形成することができる。

この、第１の補正パターンは、第１の部材の屈折率と、第１の部材におけるレーザ光の入射面から出射面までの距離と、に基づいて算出し、第２の補正パターンは、第２の部材の屈折率と、第２の部材におけるレーザ光の入射面から改質領域を形成する所定の位置までの距離と、に基づいて算出することができる。

また、レーザ光の収差の補正は、第１の補正パターンと、第２の補正パターンと、を合成して得られる第３の補正パターンに基づいて行う、ことが好ましい。このように、第１の補正パターンと第２の補正パターンとを合成して得られる第３の補正パターンを用いてレーザ光の収差を補正することで、レーザ光の集光ボケを簡易に抑制することができる。

また、レーザ光の収差の補正は、レーザ光の収差を補正する空間光変調器によって行う、ことが好ましい。この場合には、空間光変調器によって、レーザ光の収差を容易に補正することができる。

また、第１の部材は、基材と粘着層とを有すると共に、レーザ光に対して透過率が９０％以上の粘着テープであり、第２の部材に貼り付けられている、ことが好ましい。この場合には、粘着テープを透過したレーザ光を第２の部材の内部に集光させて第２の部材の内部に改質領域を形成することができる。また、粘着テープは、レーザ光に対する透過率が９０％以上であるため、レーザ光のパワーの減衰を抑制しながら第２の部材の内部に改質領域を形成することができる。

また、レーザ光による改質領域の形成後、第１の部材を拡張させることで、改質領域を起点とした割れを第２の部材に生じさせて第２の部材を切断する、ことが好ましい。この場合には、第１の部材を拡張させることで、改質領域を起点とした割れを生じさせて第２の部材を容易に切断することができる。

また、第１の部材は、レーザ光の軸方向に沿って積層された互いに屈折率が異なる複数の部材より構成されている、ことが好ましい。このように、第１の部材を構成する複数の部材を透過したレーザ光が第２の部材に照射された場合であっても、第２の部材の内部に改質領域を形成することができる。

本発明によれば、加工対象物とは異なる屈折率を有する部材を介して照射されたレーザ光であっても、加工対象物の内部に改質領域を形成することができる。

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の構成図である。 改質領域の形成対象となる加工対象物の平面図である。 図２のIII−III線に沿っての断面図である。 改質領域の形成後の加工対象物の平面図である。 図４のV−V線に沿っての断面図である。 図４のVI−VI線に沿っての断面図である。 本発明に係るレーザ加工方法の一実施形態の実施対象となる加工対象物を示す図である。 本発明に係るレーザ加工方法の一実施形態の実施に用いられるレーザ加工装置の構成図である。 図８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。 レーザ光の球面収差を補正する補正パターンを説明するための図である。 本実施形態に係る他のレーザ加工装置の概略構成図である。

以下、本発明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。なお、各図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。

本発明に係るレーザ加工方法の実施形態の説明に先立って、加工対象物に対する改質領域の形成について、図１〜６を参照して説明する。図１に示されるように、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（第２の部材）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。

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に形成されることとなる。

加工対象物１の材料としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示されるように、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に示されるように、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４〜６に示されるように、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。

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のレーザ光入射面３に実際に引かれた線であってもよい。また、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、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、裏面若しくは外周面）に露出していてもよい。

ここで、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のレーザ光入射面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のレーザ光入射面３が溶融することはない。一般的に、レーザ光入射面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、加工領域はレーザ光入射面３側から徐々に反対側の面に向かって進行する。

ところで、改質領域とは、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。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、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。更に、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）。

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、更に、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、ガラス、ＬｉＴａＯ_３若しくはサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むもの、又はこれらからなるものが挙げられる。

また、ここでは、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好ましい。

次に、本発明に係るレーザ加工方法の実施形態について説明する。図７（ａ）は、本発明に係るレーザ加工方法の一実施形態の実施対象となる加工対象物の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿っての断面図である。なお、図７（ｂ）では断面を示すハッチングは省略している。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、板状の加工対象物１は、シリコン基板１１と、シリコン基板１１の表面１１ａ上に形成された機能素子層１６と、を備えている。また、加工対象物１の裏面１１ｂには、エキスパンドテープ（粘着テープ）２０が貼り付けられ、加工対象物１とエキスパンドテープ２０とが積層されている。本実施形態では、加工対象物１の裏面１１ｂ側から加工対象物１にレーザ光が照射される。すなわち、加工対象物１には、エキスパンドテープ２０を透過したレーザ光が照射される。

このエキスパンドテープ２０は、基材２０ａ（図１０（ａ）参照）と、粘着層２０ｂ（図１０（ａ）参照）と、を有するステルスダイシング用のテープである。エキスパンドテープ２０として、例えば、リンテック社 Adwill Dシリーズのテープを用いることができる。また、このエキスパンドテープ２０として、レーザ光の透過率が例えば９０％以上のものを用いることが好ましい。また、エキスパンドテープ２０と加工対象物１とは、屈折率が異なっている。

機能素子層１６は、シリコン基板１１のオリエンテーションフラット６に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に複数形成された機能素子１５を含んでいる。機能素子１５は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。

加工対象物１には、隣り合う機能素子１５，１５間を通るように切断予定ライン５が格子状に設定される。加工対象物１は、切断予定ライン５に沿って切断され、切断された個々のチップは、１個の機能素子１５を有する半導体装置となる。

図８は、本発明に係るレーザ加工方法の一実施形態の実施に用いられるレーザ加工装置の構成図である。図８に示すように、レーザ加工装置２００は、板状の加工対象物１を支持する支持台２０１と、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源２０２と、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調する反射型空間光変調器２０３と、支持台２０１によって支持された加工対象物１の内部に、反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌを集光する集光光学系２０４と、反射型空間光変調器２０３を制御する制御部２０５と、を備えている。レーザ加工装置２００は、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、加工対象物１の切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域７を形成するものである。

加工対象物１は、加工対象物１の裏面１１ｂが集光光学系２０４側を向くようにして支持台２０１上に載置される。すなわち、エキスパンドテープ２０を透過したレーザ光Ｌが加工対象物１に照射される。

反射型空間光変調器２０３は筐体２３１内に設置されており、レーザ光源２０２は筐体２３１の天板に設置されている。また、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の底板に設置されている。そして、筐体２３１に設置された部品によってレーザエンジン２３０が構成されている。なお、制御部２０５は、レーザエンジン２３０の筐体２３１内に設置されてもよい。

筐体２３１には、筐体２３１を加工対象物１の厚さ方向に移動させる移動機構が設置されている（図示せず）。これにより、加工対象物１の深さに応じてレーザエンジン２３０を上下に移動させることができるため、集光光学系２０４の位置を変化させて、レーザ光Ｌを加工対象物１の所望の深さ位置に集光することが可能となる。なお、筐体２３１に移動機構を設置する代わりに、支持台２０１に、支持台２０１を加工対象物１の厚さ方向に移動させる移動機構を設けてもよい。また、後述するＡＦユニット２１２を利用して集光光学系２０４を加工対象物１の厚さ方向に移動させてもよい。そして、これらを組み合わせることも可能である。

制御部２０５は、反射型空間光変調器２０３を制御する他、レーザ加工装置２００の全体を制御する。例えば、制御部２０５は、改質領域７を形成する際に、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の裏面１１ｂから所定の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集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。なお、制御部２０５は、加工対象物１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｐを相対的に移動させるために、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０ではなく支持台２０１を制御してもよいし、或いは集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０及び支持台２０１の両方を制御してもよい。

レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３１内において、ミラー２０６，２０７によって順次反射された後、プリズム等の反射部材２０８によって反射されて反射型空間光変調器２０３に入射する。反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌは、反射型空間光変調器２０３によって変調されて反射型空間光変調器２０３から出射される。反射型空間光変調器２０３から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３１内において、集光光学系２０４の光軸に沿うように反射部材２０８によって反射され、ビームスプリッタ２０９，２１０を順次透過して集光光学系２０４に入射する。集光光学系２０４に入射したレーザ光Ｌは、支持台２０１上に載置された加工対象物１の内部に集光光学系２０４によって集光される。

また、レーザ加工装置２００は、加工対象物１の裏面１１ｂ側を観察するための観察ユニット２１１を筐体２３１内に備えている。観察ユニット２１１は、ビームスプリッタ２０９で反射され且つビームスプリッタ２１０を透過する可視光ＶＬを出射し、集光光学系２０４によって集光されて加工対象物１の裏面１１ｂ側で反射された可視光ＶＬを検出することで、加工対象物１の裏面１１ｂ側の像を取得する。

更に、レーザ加工装置２００は、加工対象物１の裏面１１ｂにうねりが存在するような場合にも、裏面１１ｂから所定の距離の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを精度良く合わせるためのＡＦ（autofocus）ユニット２１２を筐体２３１内に備えている。ＡＦユニット２１２は、ビームスプリッタ２１０で反射されるＡＦ用レーザ光ＬＢを出射し、集光光学系２０４によって集光されて加工対象物１の裏面１１ｂで反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢを検出することで、例えば非点収差法を用いて、切断予定ライン５に沿った裏面１１ｂ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を形成する際に、取得した変位データに基づいて駆動ユニット２３２を駆動させることで、加工対象物１の裏面１１ｂ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、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整する。

ここで、反射型空間光変調器２０３について説明する。図９は、図８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９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。

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２１８ｂ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。

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。

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。

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。

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。

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。

これにより、レーザ光Ｌを構成する複数の光線のそれぞれにおいて、各光線の進行方向と直交する所定の方向の成分の位相にずれが生じ、レーザ光Ｌが整形（位相変調）されることになる。

図８に戻り、制御部２０５は、改質領域７を形成する際に、加工対象物１の内部の改質領域７を形成する位置でレーザ光Ｌが集光するように、互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａ毎に電圧を印加することで、反射型空間光変調器２０３を制御する。具体的には、制御部２０５は、レーザ光Ｌがエキスパンドテープ２０及び加工対象物１を透過する状態で、加工対象物１の内部の改質領域７を形成する所定の位置においてレーザ光Ｌが集光するようにレーザ光Ｌの球面収差を補正する補正パターンを反射型空間光変調器２０３に入力する。以下、反射型空間光変調器２０３に入力される球面収差を補正するための補正パターン（以下「第３の補正パターン」という）について説明する。

制御部２０５が反射型空間光変調器２０３を制御する際に用いる第３の補正パターンは、レーザ光Ｌがエキスパンドテープ２０のみを透過する場合に生じる球面収差を補正する第１の補正パターンと、レーザ光Ｌが加工対象物１のみを透過する場合に球面収差を補正する第２の補正パターンと、を合成することによって得られる。

図１０（ａ）は、レーザ光がエキスパンドテープのみを透過する場合に生じる球面収差を補正する第１の補正パターンを説明するための図であり、図１０（ｂ）は、レーザ光が加工対象物のみを透過する場合に生じる球面収差を補正する第２の補正パターンを説明するための図であり、図１０（ｃ）は、第３の補正パターンを説明するための図である。

第１の補正パターンは、図１０（ａ）に示すように、レーザ光Ｌがエキスパンドテープ２０のみを透過する状態（加工対象物１を通らない状態）において、エキスパンドテープ２０の裏面（レーザ光Ｌの出射面２０ｄ）の位置にレーザ光Ｌが集光するようにレーザ光Ｌの球面収差を補正するものである。なお、エキスパンドテープ２０の裏面の位置ではなく、エキスパンドテープ２０を透過した空気中の一点に集光するようにレーザ光Ｌの球面収差を補正してもよい。この第１の補正パターンは、エキスパンドテープ２０の厚み（エキスパンドテープ２０におけるレーザ光の入射面２０ｃから出射面２０ｄまでの距離）と、エキスパンドテープ２０の屈折率と、によって算出することができる。なお、図１０（ａ）において、左側の図が補正パターンを適用する前のレーザ光Ｌの軌跡を示し、右側の図が補正パターンを適用した後のレーザ光Ｌの軌跡を示している（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）についても、図１０（ａ）と同様とする）。

第２の補正パターンは、図１０（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌが加工対象物１のみを透過する状態（エキスパンドテープ２０を通らない状態）において、加工対象物１の内部の改質領域７を形成する所定の位置にレーザ光Ｌが集光するようにレーザ光Ｌの球面収差を補正するものである。この第２の補正パターンは、加工対象物１におけるレーザ光Ｌが入射する面（裏面１１ｂ）から改質領域７を形成する所定の位置までの距離と、加工対象物１の屈折率と、によって算出することができる。

上述のようにして求められた第１の補正パターンと第２の補正パターンとを合成することで得られる第３の補正パターンを用いて、制御部２０５が反射型空間光変調器２０３を制御する。これにより、図１０（ｃ）に示すように、加工対象物１にエキスパンドテープ２０が貼り付けられた状態において、エキスパンドテープ２０を介して加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すると、改質領域７を形成する所定の位置にレーザ光Ｌが集光する。

ところで、厳密に言えば、反射型空間光変調器２０３で変調（補正）されたレーザ光Ｌは、空間を伝播することにより波面形状が変化してしまう。特に、反射型空間光変調器２０３から出射されたレーザ光Ｌや集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌが所定の拡がりを有する光（すなわち、平行光以外の光）である場合には、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とが一致せず、結果的に、目的とする精密な内部加工を妨げるおそれがある。そこで、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを一致させることが重要となる。そのためには、レーザ光Ｌが反射型空間光変調器２０３から集光光学系２０４に伝播したときの波面形状の変化を計測等により求め、その波面形状の変化を考慮した波面整形（収差補正）パターン情報を反射型空間光変調器２０３に入力することがより望ましい。

或いは、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを一致させるために、図１１に示すように、反射型空間光変調器２０３と集光光学系２０４との間を進行するレーザ光Ｌの光路上に、調整光学系２４０を設けてもよい。これにより、正確に波面整形を実現することが可能となる。

調整光学系２４０は、少なくとも２つのレンズ２４１ａ及びレンズ２４１ｂを有している。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを相似的に一致させるためのものである。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３とレンズ２４１ａとの距離がレンズ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、レンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、且つレンズ２４１ａとレンズ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と反射部材２０８との間に配置されている。

このように配置することで、１°以下程度の小さな拡がり角を有するレーザ光Ｌであっても、反射型空間光変調器２０３での波面と集光光学系２０４での波面とを合わせることができる。なお、より正確さを求める場合には、反射型空間光変調器２０３と液晶層２１６とレンズ２４１ａの主点との距離をｆ１とすることが望ましい。しかしながら、反射型空間光変調器２０３は非常に薄く、液晶層２１６と透明基板２１８との距離も極めて小さいため、液晶層２１６と透明基板２１８との間での波面形状の変化の程度も極めて小さい。従って、簡易的に、反射型空間光変調器２０３の構成上、焦点距離を設定し易い位置（例えば、反射型空間光変調器２０３の表面（表面近傍）等）とレンズ２４１ａとの距離をｆ１に設定してもよく、このようにすることで調整が容易となる。また、より正確さを求める場合には、集光光学系２０４の主点とレンズ２４１ｂの主点との距離をｆ２とすることが望ましい。しかしながら、集光光学系２０４は複数のレンズを含んで構成され、主点での位置合わせが困難となる場合がある。その場合には、簡易的に、集光光学系２０４の構成上、焦点距離を設定し易い位置（例えば、集光光学系２０４の表面（表面近傍）等）とレンズ２４１ｂとの距離をｆ２に設定してもよく、このようにすることで調整が容易となる。

また、レーザ光Ｌのビーム径は、ｆ１とｆ２との比で決まる（集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌのビーム径は、反射型空間光変調器２０３から出射されるレーザ光Ｌのビーム径のｆ２／ｆ１倍となる）。従って、レーザ光Ｌが平行光、或いは小さな拡がりを有する光のいずれの場合であっても、反射型空間光変調器２０３から出射される角度を保ったまま、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌにおいて所望のビーム径を得ることができる。

ここで、レーザ加工装置２００を用いて加工対象物１を加工する場合について説明する。一例として、板状の加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域７を加工対象物１の内部に形成する場合について説明する。

まず、加工対象物１の裏面１１ｂにエキスパンドテープ２０を貼り付け、該加工対象物１を支持台２０１上に載置する。このとき、加工対象物１の裏面１１ｂが集光光学系２０４側を向くように加工対象物１を支持台２０１上に載置する。続いて、加工対象物１の裏面１１ｂをレーザ光照射面として加工対象物１にレーザ光Ｌをパルス照射しながら、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。その結果、加工対象物１内の厚さ方向の所定深さに、改質領域７が形成される。

そして、改質領域７の形成後、エキスパンドテープ２０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。

本実施形態は以上のように構成され、屈折率が互いに異なる加工対象物１とエキスパンドテープ２０とが積層されている場合であっても、レーザ光Ｌはエキスパンドテープ２０を透過して加工対象物１の内部で集光する。これにより、加工対象物１とは異なる屈折率を有するエキスパンドテープ２０を介して照射されたレーザ光Ｌであっても、レーザ光Ｌが集光する加工対象物１の内部において改質領域７を形成することができる。

また、レーザ光Ｌがエキスパンドテープ２０を透過する状態で生じている球面収差を補正する第１の補正パターンと、レーザ光Ｌが加工対象物１を透過する状態で生じている球面収差を補正する第２の補正パターンと、に基づいてレーザ光Ｌの球面収差を補正する。これにより、レーザ光Ｌが集光ボケすることなく、加工対象物１の内部におけるレーザ光Ｌを集光させたい所定の位置に確実にレーザ光Ｌを集光させることができる。したがって、改質領域７を形成したい所定の位置に確実に改質領域７を形成することができる。

また、第１の補正パターンと第２の補正パターンとを合成して得られる第３の補正パターンを用いてレーザ光Ｌの球面収差を補正することで、レーザ光Ｌの集光ボケを簡易に抑制することができる。

また、レーザ光Ｌの収差の補正を反射型空間光変調器２０３によって行うことで、レーザ光Ｌの収差の補正を容易に行うことができる。

また、エキスパンドテープ２０は、レーザ光に対する透過率が９０％以上であるため、レーザ光Ｌのパワーの減衰を抑制しながら加工対象物１の内部に改質領域７を形成することができる。

また、エキスパンドテープ２０を加工対象物１に貼り付けた状態で改質領域７を形成することができるので、エキスパンドテープ２０を拡張させることで加工対象物１を切断予定ライン５に沿って容易に切断することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加工対象物１に積層されるエキスパンドテープ２０に代えて、エキスパンドテープ２０とは異なる部材（シリコン基板等）を用いてもよい。この場合であっても、加工対象物１に積層される部材を介して加工対象物１の内部に改質領域７を形成することができる。また、加工対象物１に積層される部材（上記実施形態ではエキスパンドテープ２０に相当）は、加工対象物１に当接していてもよく、加工対象物１と所定の隙間を設けて配置されていてもよい。また、加工対象物１に積層される部材は、１つの部材に限られず、レーザ光Ｌの軸方向に沿って積層された互いに屈折率が異なる複数の部材であってもよい。

１…加工対象物（第１の部材）、７…改質領域、１１ｂ…裏面（レーザ光の入射面）、２０…エキスパンドテープ（第２の部材、粘着テープ）、２０ａ…基材、２０ｂ…粘着層、２０ｃ…入射面、２０ｄ出射面、Ｌ…レーザ光、２００…レーザ加工装置。２０３…反射型空間光変調器（空間光変調器）。

Claims (7)

1. 屈折率が互いに異なる第１の部材及び第２の部材が積層された状態において、前記第２の部材の内部の所定の位置に集光するように、前記第１の部材が配置された側から前記第２の部材の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより、前記切断予定ラインに沿って切断の起点となる改質領域を前記第２の部材の内部に形成する工程を備え、
   前記レーザ光を照射する際には、前記所定の位置において前記レーザ光が集光するように、前記レーザ光の収差を補正し、
   前記レーザ光の収差の補正は、前記レーザ光が前記第１の部材のみを透過する状態で、前記第１の部材における前記レーザ光の出射面の位置又は前記レーザ光が前記第１の部材を透過した位置において前記レーザ光が集光するように前記レーザ光の収差を補正する第１の補正パターンと、前記レーザ光が前記第２の部材のみを透過する状態で、前記第２の部材の内部の改質領域を形成する前記所定の位置において前記レーザ光が集光するように前記レーザ光の収差を補正する第２の補正パターンと、に基づいて前記レーザ光の収差を補正することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記第１の補正パターンは、前記第１の部材の屈折率と、前記第１の部材における前記レーザ光の入射面から出射面までの距離と、に基づいて算出され、
   前記第２の補正パターンは、前記第２の部材の屈折率と、前記第２の部材における前記レーザ光の入射面から前記改質領域を形成する前記所定の位置までの距離と、に基づいて算出される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記レーザ光の収差の補正は、前記第１の補正パターンと、前記第２の補正パターンと、を合成して得られる第３の補正パターンに基づいて行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
4. 前記レーザ光の収差の補正は、前記レーザ光の収差を補正する空間光変調器によって行う、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
5. 前記第１の部材は、基材と粘着層とを有すると共に、前記レーザ光に対して透過率が９０％以上の粘着テープであり、前記第２の部材に貼り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
6. 前記レーザ光による前記改質領域の形成後、前記第１の部材を拡張させることで、前記改質領域を起点とした割れを前記第２の部材に生じさせて前記第２の部材を切断する、ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. 前記第１の部材は、前記レーザ光の軸方向に沿って積層された互いに屈折率が異なる複数の部材より構成されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。

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