技術領域

本發明涉及在半導體材料基板，壓電材料基板或者玻璃基板等加工對象物的切割中使用的激光加工方法以及激光加工裝置。

背景技術：

激光的應用之一是切割，由激光進行的一般的切割如下。例如，在半導體晶片或者玻璃基板這樣的加工對象物的切割位置，照射加工對象物吸收的波長的激光，通過激光的吸收在切割的位置從切割對象物的表面向背面進行加熱熔融，切割加工對象物。但是，在該方法中，在加工對象物的表面中成為切割位置的區域周圍也被熔融。由此，在加工對象物是半導體晶片的情況下，在形成于半導體晶片的表面的半導體元件中，有可能熔融位于上述區域附近的半導體元件。

作為防止加工對象物的表面熔融的方法，例如有在特開2000—219528號公報或者特開2000—15467號公報中公開的由激光進行的切割方法。在這些公報的切割方法中，通過激光加熱加工對象物的切割位置，然后通過冷卻加工對象物，使在加工對象物的切割位置中產生熱沖擊，切割加工對象物。

但是，在這些公報的切割方法中，如果在加工對象物中產生的熱沖擊大，則在加工對象物的表面，有可能發生偏離了切割預定線的切割或者切割到沒有進行激光照射的位置等的不必要的切割。由此，在這些切割方法中不能夠進行精密切割。特別是，在加工對象物是半導體晶片、形成了液晶顯示裝置的玻璃基板或者形成了電極圖形的玻璃基板情況下，由于這些不必要的切割，有可能損傷半導體芯片、液晶顯示裝置或者電極圖形。另外，在這些切割方法中，由于平均輸入功率大，因此對于半導體芯片等的熱損傷也大。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供在加工對象物的表面不發生不必要的切割而且不熔融其表面的激光加工方法以及激光加工裝置。

(1)本發明的激光加工方法特征在于具備在加工對象物的內部對準聚光點照射激光，沿著加工對象物的切割預定線，在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則通過在加工對象物的內部對準聚光點照射激光，而且利用多光子吸收這樣的現象，在加工對象物的內部形成改質區。如果在加工對象物的切割位置有某些起點，則能夠用比較小的力分割加工對象物進行切割。如果依據本發明的激光加工方法，則通過把改質區作為起點，沿著切割預定線分割加工對象物，能夠切割加工對象物。由此，由于能夠用比較小的力切割加工對象物，因此能夠在加工對象物的表面不發生偏離切割預定線的不必要的切割而進行加工對象物的切割。

另外，如果依據本發明的激光加工方法，則在加工對象物的內部局部地發生多光子吸收形成改質區。由此，由于在加工對象物的表面幾乎不吸收激光，因此不會熔融加工對象物的表面。另外，所謂聚光點是激光聚光的位置。切割預定線既可以是在加工對象物的表面或者內部實際引出的線，也可以是假設的線。以上說明(1)在后面說明的(2)～(6)中也將涉及。

本發明的激光加工方法特征在于具備在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成包括裂紋區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。因此，在加工對象物的內部發生由多光子吸收引起的光損傷的現象。由于該光損傷在加工對象物的內部感應熱畸變，由此在加工對象物的內部形成裂紋區。由于該裂紋區是上述改質區的一個例子，因此如果依據本發明的激光加工方法，則能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。另外，所謂峰值功率密度指的是脈沖激光的聚光點的電場強度。

本發明的激光加工方法的特征在于具備在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成包括熔融處理區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。由此，加工對象物的內部通過多光子吸收局部地進行加熱。通過該加熱在加工對象物的內部形成熔融處理區。由于該熔融處理區是上述改質區的一個例子，因此如果依據本發明的激光加工方法，則能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括半導體材料的部件。

本發明的激光加工方法的特征在于具備在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成包括作為折射率發生變化的區域的折射率變化區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則在加工對象物的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。像本發明這樣，如果使脈沖寬度極短，使得在加工對象物的內部引起多光子吸收，則由多光子吸收產生的功率不轉化為熱能，在加工對象物的內部形成感應離子價變化、結晶或者分極取向等永久的構造變化，形成折射率變化區。該折射率變化區由于是上述改質區的一個例子，因此如果依據本發明的激光加工方法，則能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。

能夠在上述本發明的激光加工方法中適用的形態如下。從激光光源出射的激光能夠包含脈沖激光。如果依據脈沖激光，則由于在空間而且時間上使激光的功率集中，因此即使激光光源是1個，也能夠使激光的聚光點的電場強度(峰值功率密度)成為能夠發生多光子吸收的大小。

所謂在加工對象物的內部激光的照射激光，能夠例示把從1個激光光源出射的激光聚光，在加工對象物的內部聚光照射激光。如果這樣做，則由于使激光聚光，因此即使激光光源是1個，也能夠使激光的聚光點的電場強度成為能夠發生多光子吸收的大小。

所謂在加工對象物的內部聚光照射激光，能夠例示把從多個激光光源出射的各個激光在加工對象物的內部對準聚光點，從不同方向進行照射。如果這樣做，則由于使用多個激光光源，則能夠使激光的聚光點的電場強度成為能夠發生多光子吸收的大小。由此，與脈沖激光相比較，即使是瞬時功率小的連續波激光也能夠形成改質區。從多個激光光源出射的各個激光也可以從加工對象物的表面入射。另外，多個激光光源也可以包括出射從加工對象物的表面入射的激光的激光光源和出射從加工對象物的背面入射的激光的激光光源。多個激光光源也可以包括沿著切割預定線陣列形地配置了激光光源的光源單元。如果這樣做，則由于沿著切割預定線同時形成多個聚光點，因此能夠使加工速度提高。

改質區通過對于在加工對象物的內部對準了的激光點的聚光點，相對地移動加工對象物而形成。如果這樣做，則通過上述相對地移動，沿著加工對象物的表面上的切割預定線在加工對象物的內部形成改質區。

在形成改質區的工序以后，還可以具備沿著切割預定線切割加工對象物的切割工序。在改質區形成工序中不能夠切割加工對象物的情況下，由該切割工序切割加工對象物。切割工序由于把改質區作為起點分割加工對象物，因此能夠用比較小的力切割加工對象物。由此，能夠進行在加工對象物的表面不會發生偏離切割預定線的不必要的分割的加工對象物的切割。

作為加工對象物，例示了包括玻璃、壓電材料以及半導體材料的部件。另外，作為加工對象物，還有具有所照射的激光的透射性的部件。另外，該激光加工方法能夠在表面形成了電子器件或者電極圖形的加工對象物中適用。所謂電子器件，指的是半導體元件、液晶等顯示裝置、壓電元件等。

本發明的激光加工方法的特征在于具備在半導體材料的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著半導體材料的切割預定線在半導體材料的內部形成改質區的工序。另外，本發明的激光加工方法的特征在于在壓電材料的內部對準聚光點，在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，沿著壓電材料的切割預定線在壓電材料的內部形成的改質區的工序。如果依據這些激光加工方法，則根據與上述本發明的激光加工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工。

在本發明的激光加工方法中，能夠在加工對象物的表面上形成多個電路部分，在與形成于多個電路部分中的鄰接的電路部分之間的間隙面對的加工對象物的內部對準激光的聚光點。如果這樣做，則在形成于鄰接的電路部分之間的間隙的位置，能夠可靠地切割加工對象物。

在本發明的激光加工方法中，能夠在多個電路部分中以不被照射激光的角度聚光激光。如果這樣做，則能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護電路部分不被激光照射。

本發明的激光加工方法的特征在于具備在半導體材料的內部對準聚光點照射激光，沿著半導體材料的切割預定線在半導體材料的內部形成熔融處理區的工序。如果依據本發明的激光加工方法，則根據與上述相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發生不必要的分割而且不會熔融其表面的激光加工。另外，熔融處理區的形成既有多光子吸收的原因，也有其它的原因。

(2)本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物上照射激光，使得成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光的聚光點對準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則通過在加工對象物上照射激光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，形成改質區。如果依據本發明，則可知如果使用成為橢圓偏振光的激光，則沿著表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向(即，偏振光的傾斜強的方向)促進改質區的形成。由此，如果在加工對象物上照射激光，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向沿著加工對象物的切割預定線，形成改質區，則能夠沿著切割預定線有效地形成改質區。從而，如果依據本發明的激光加工方法，則能夠使加工對象物的加工速度提高。

另外，如果依據本發明的激光加工方法，則由于在沿著切割預定線的方向以外抑制改質區的形成，因此能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物。

這里，所謂橢圓率是橢圓的短軸長度的一半/長軸長度的一半。激光的橢圓率越小，越能夠促進沿著切割預定線的方向形成改質區，而且越能夠抑制除此以外方向的形成。橢圓率能夠考慮加工對象物的厚度或者材質等確定。線偏振光是橢圓率為0的橢圓偏振光。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光聚光點對準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成包括裂紋區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則由于在加工對象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，因此與上述本發明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質區，另外，能夠沿著加工預定線精密切割加工對象物。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光聚光點對準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成包括熔融處理區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則由于在加工對象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，因此與上述本發明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質區，另外，能夠沿著加工預定線精密切割加工對象物。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，使得把成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光聚光點對準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成包括作為折射率變化的區域的折射率變化區的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則由于在加工對象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，因此與上述本發明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質區，另外，能夠沿著加工預定線精密地切割加工對象物。

能夠適用上述本發明的激光加工方法的形態如下。

能夠使用具有橢圓率為0的橢圓偏振光的激光。橢圓率為0時成為線偏振光。如果依據線偏振光，則能夠把改質區的沿著切割預定線方向的尺寸做成最大限度的同時把除此以外方向的尺寸做成最小限度。另外，能夠根據1/4波長板的方位角變化調節橢圓偏振光的橢圓率。如果使用1/4波長板，則僅使方位角變化就能夠調節橢圓率。

在形成改質區的工序以后，如果通過1/2波長板使激光的偏振光旋轉大致90°，在加工對象物上照射激光。另外，在形成改質區的工序以后，能夠以加工對象物的厚度方向為軸，使加工對象物旋轉大致90°，在加工對象物上照射激光。通過這些動作，能夠在加工對象物的內部形成在沿著加工對象物的表面的方向延伸而且與改質區交叉的其它的改質區。從而，例如，能夠有效地形成沿著X軸方向以及Y軸方向的切割預定線的改質區。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物上照射激光，使得成為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的激光的聚光點對準在加工對象物的內部，而且表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，沿著切割預定線切割加工對象物的工序。

如果依據本發明激光加工方法，則在加工對象物的內部對準聚光點照射激光，使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線。由此，能夠沿著切割預定線有效地切割加工對象物。本發明的激光加工方法還可以通過使加工對象物吸收激光，加熱熔融加工對象物，切割加工對象物。另外，本發明的激光加工方法還可以通過在加工對象物上照射激光使得發生多光子吸收，由此在加工對象物的內部形成改質區，以改質區為起點切割加工對象物。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；把從激光光源出射的脈沖激光調節為1以外的橢圓率的橢圓偏振光的橢圓率調節裝置；進行調節，使得表示由橢圓率調節裝置調節了的脈沖激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線的長軸調節裝置；聚光脈沖激光，使得由長軸調節裝置調節了的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度成為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據與上述本發明的激光加工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光切割加工。另外，由于在加工對象物上照射激光使得表示激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線，因此與上述本發明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質區，另外，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物。

能夠適用在上述本發明的激光加工裝置中的形態如下。

能夠具備把由橢圓率調節裝置調節的脈沖激光的偏電光旋轉大致90°的90°旋轉調節裝置。另外，能夠具備把以加工對象物的厚度方向為軸放置加工對象物的載置臺旋轉大致90°的旋轉裝置。根據這些裝置，能夠使表示脈沖激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著在加工對象物的表面的方向延伸，而且與切割預定線相交叉的方向延伸的其它的切割預定線。從而，例如，能夠有效地形成沿著X軸方向以及Y軸方向的切割預定線的改質區。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下而且具有線偏振光的脈沖激光的激光光源；進行調節使得從激光光源出射的脈沖激光的線偏振光的朝向沿著加工對象物的切割預定線的線偏振光調節裝置；聚光脈沖激光使得由線偏振光調節裝置調節了的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據與上述本發明的激光加工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不會發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光切割加工。另外，如果依據本發明的激光加工裝置，則與上述本發明的激光加工方法相同，能夠有效地形成改質區，另外，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據脈沖激光的容量大的輸入，調節從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質區，還具備預先存儲由功率調節裝置調節的脈沖激光的功率大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據輸入的脈沖激光的功率大小從相關關系存儲裝置中選擇以該大小的功率形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。

如果依據本發明，則可知能夠進行控制使得如果減小脈沖激光的功率則減小改質點，如果加大脈沖激光的功率則增大改質點。所謂改質點是由1個脈沖的脈沖激光形成的改質部分，通過把改質點匯集構成改質區。改質點的尺寸控制對于對象加工物的切割帶來影響。即，如果改質點過大，則沿著加工對象物的切割預定線的切割精度以及切割面的平坦性惡化。另一方面，對于厚度大的加工對象物如果改質點極小，則難以進行加工對象物的切割。如果依據本發明的激光加工裝置，則通過調節脈沖激光功率的大小，能夠進行改質點的尺寸控制。因此，能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物，另外能夠得到平坦的切割面。

另外，本發明的激光加工裝置具備預先存儲了脈沖激光的功率大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據輸入的脈沖激光的功率大小，從相關關系存儲裝置中選擇以該大小的功率形成的改質點的尺寸，顯示被選擇的改質點的尺寸。由此，能夠在激光加工之前了解輸入到激光加工裝置中的脈沖激光的功率大小形成的改質點的尺寸。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從該激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光透鏡；根據數值孔徑的大小的輸入，調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑大小的數值孔徑調節裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質區，還具備預先存儲由數值孔徑調節裝置調節的脈沖激光的數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據輸入的數值孔徑的大小從相關關系存儲裝置中選擇以該大小的數值孔徑形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。

如果依據本發明，則可知能夠進行控制使得如果增大包括聚光用透鏡的光學系的數值孔徑的大小則減小改質點，如果減小該數值孔徑則增大改質點。由此，如果依據本發明的激光加工裝置，則通過調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小能夠進行改質點的尺寸控制。

另外，本發明的激光加工裝置具備預先存儲了數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據輸入的數值孔徑的大小，從相關關系存儲裝置中選擇以該大小的數值孔徑形成的改質點的尺寸，顯示被選擇的改質點的尺寸。由此，能夠在激光加工之前了解根據輸入到激光加工裝置中的數值孔徑的大小形成的改質點的尺寸。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；包括多個使從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度成為1×10⁸(W/cm²)以上那樣把脈沖激光進行聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，還具備包括多個聚光用透鏡的光學系統的各個數值孔徑不同，根據由透鏡選擇裝置選擇的聚光用透鏡把聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物的照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了包括多個聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據包括所選擇的聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小從相關關系存儲裝置中選擇以該大小的數值孔徑形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則能夠進行改質點的尺寸控制。另外，能夠在激光加工之前了解包括根據所選擇的聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小形成的改質點的尺寸。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據脈沖激光的功率大小的輸入調節從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光用透鏡；根據數值孔徑的大小的輸入調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小的數值孔徑調節裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光的功率的大小以及由數值孔徑調節裝置調節的數值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據所輸入的脈沖激光的功率的大小以及所輸入的數值孔徑的大小，從相關關系存儲裝置中選擇以這些大小形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則由于能夠把功率的調節與數值孔徑的調節相組合，因此能夠增加改質點的尺寸可控制的大小的種類。另外，根據與上述本發明的激光加工裝置相同的理由，能夠在激光加工之前了解改質點的尺寸。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據脈沖激光的功率大小的輸入，調節從激光光源出射的脈沖激光的功率的大小的功率調節裝置；包括多個使從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度成為1×10⁸(W/cm²)以上那樣把脈沖激光進行聚光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，還具備包括多個聚光用透鏡的光學系統的各個數值孔徑不同，根據由透鏡選擇裝置選擇的聚光用透鏡把聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光的功率的大小以及包括多個聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據所輸入的脈沖激光的功率的大小以及包括所選擇的聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小，從相關關系存儲裝置中選擇以這些大小形成的改質點的尺寸的尺寸選擇裝置；顯示由尺寸選擇裝置選擇了的改質點的尺寸的尺寸顯示裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據與上述本發明的激光加工裝置相同的理由，能夠增加改質點的尺寸可控制的大小的種類，而且能夠在激光加工之前了解改質點的尺寸。

以上所說明的激光加工裝置能夠具備生成由尺寸選擇裝置選擇了的尺寸的改質點的圖像的圖像生成裝置；顯示由圖像生成裝置生成的圖像的圖像顯示裝置。如果依據這些裝置，則能夠在激光加工之前視覺地把握所形成的改質點。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；調節從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的功率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光功率的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的脈沖激光的功率的大小的功率選擇裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光的功率大小與該質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的脈沖激光的功率的大小的功率選擇裝置，功率調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光功率的大小，使得成為由功率選擇裝置選擇的功率的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則具備預先存儲了脈沖激光的功率大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的脈沖激光功率的大小。功率調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光的尺寸的大小使得成為由功率選擇裝置選擇了的容量的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的改質點。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光用透鏡；調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小的數值孔徑調節裝置；把由聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成l個改質點，還具備預先存儲了由數值孔徑調節裝置調節的數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的數值孔徑的大小的數值孔徑選擇裝置，數值孔徑調節裝置調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小使得成為由數值孔徑選擇裝置選擇了的數值孔徑的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則具備預先存儲了數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置。根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的數值孔徑的大小。數值孔徑調節裝置調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小使得成為由數值孔徑選擇裝置選擇了的數值孔徑的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的改質點。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；包括多個使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度成為1×10⁸(W/cm²)以上那樣聚光脈沖激光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括多個聚光用透鏡的光學系統的各個數值孔徑不同，還具備把由透鏡選擇裝置選擇了的聚光用透鏡聚光的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了多個聚光用透鏡的數值孔徑的大小與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的數值孔徑的大小的數值孔徑選擇裝置，透鏡選擇裝置進行多個聚光用透鏡的選擇，使得成為由數值孔徑選擇裝置所選擇的數值孔徑的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的數值孔徑的大小。透鏡選擇裝置進行多個聚光用透鏡的選擇使得成為由數值孔徑選擇裝置所選擇的數值孔徑的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的改質點。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；調節從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的功率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光用透鏡；調節包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小的數值孔徑調節裝置；把由聚光用透鏡聚光的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光功率的大小以及由數值孔徑調節裝置調節的數值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的功率以及數值孔徑的大小的組合的組合選擇裝置，功率調節裝置以及數值孔徑調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光的功率大小以及包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小，使得成為由組選擇裝置所選擇的功率以及數值孔徑的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的功率的大小以及數值孔徑的大小的組合。而且，分別調節從激光光源出射的脈沖激光功率的大小以及包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小，使得成為所選擇的功率的大小以及數值孔徑的大小。由此，能夠形成所希望尺寸的改質點。另外，由于組合功率的大小以及數值孔徑的大小，因此能夠增加改質點的尺寸可控制的大小的種類。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；調節從上述激光光源出射的脈沖激光的功率大小的功率調節裝置；包括多個使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上那樣聚光脈沖激光的聚光用透鏡，而且能夠選擇多個聚光用透鏡的透鏡選擇裝置，包括多個聚光用透鏡的光學系統的每一個數值孔徑不同，還具備把由透鏡選擇裝置所選擇的聚光用透鏡聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，還具備預先存儲了由功率調節裝置調節的脈沖激光的功率大小以及多個聚光用透鏡的數值孔徑的大小的組與改質點的尺寸的相關關系的相關關系存儲裝置；根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的功率以及數值孔徑的大小的組合的組合選擇裝置，功率調節裝置以及透鏡選擇裝置進行從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的調節以及多個聚光用透鏡的選擇，使得成為由組選擇裝置所選擇的功率以及數值孔徑的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據改質點的尺寸的輸入，從相關關系存儲裝置中選擇能夠形成該尺寸的功率的大小以及數值孔徑的大小的組合。分別進行從激光光源出射的脈沖激光的功率大小的調節以及多個聚光用透鏡的選擇，使得成為所選擇的功率的大小以及數值孔徑的大小。另外，由于把功率的大小以及數值孔徑的大小相組合，因此能夠增加改質點的尺寸的可控制大小的種類。

在本發明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由功率選擇裝置所選擇的功率大小的選擇裝置；顯示由數值孔徑選擇裝置所選擇的數值孔徑的大小的選擇裝置；顯示由組選擇裝置所選擇的組合的功率大小以及數值孔徑的大小的顯示裝置。如果依據這些裝置，則能夠根據改質點的尺寸的輸入，了解激光加工裝置動作時的功率、數值孔徑。

在本發明的激光加工裝置中，能夠沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點。根據這些改質點規定改質區。改質區包括在加工對象物的內部作為發生裂紋的區域的裂紋區，在加工對象物的內部作為熔融處理的區域的熔融處理區以及在加工對象物的內部作為折射率變化的區域的折射率變化區中的至少某一種。

另外，作為功率調節裝置的形態，例如具有包括ND濾光片以及偏振光濾光片中的至少某一種的形態。另外，還具有具備包括激光光源激勵用激光器，而且激光加工裝置控制激勵用激光器的驅動電流的驅動電流控制裝置的形態。根據這些形態，能夠調節脈沖激光的功率的大小。另外，作為數值孔徑調節裝置的形態，例如有包括光束擴展器以及可變光闌中的至少某一種的形態。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內部對準脈沖激光的聚光點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區的第1工序；進行調節使得脈沖激光的功率成為比第1工序大或者小，而且通過在加工對象物的內部對準脈沖激光的聚光點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加工對象物的另外的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的其它的改質區的第2工序。

另外，本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內部對準脈沖激光的聚光點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區的第1工序；進行調節使得把脈沖激光聚光的包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑比第1工序大或者小，而且通過在加工對象物的內部對準脈沖激光的聚光點，在加工對象物上照射脈沖激光，沿著加工對象物的另外的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的其它的改質區的第2工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則例如在加工對象物的結晶方位由于某種原因存在易于切割方向和難以切割的方向時，減小構成沿著易于切割的方向形成的改質區的改質點的尺寸，加大構成沿著難以切割的方向形成的其它的改質區的改質點的尺寸。由此，能夠在易于切割的方向得到平坦的切割面，另外在難以切割的方向也能夠進行切割。

(4)本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據輸入頻率的大小，調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點而且沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線，在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的頻率的大小運算相鄰的改質點之間的距離的距離運算裝置；顯示由距離計算裝置運算的距離的距離顯示裝置。

如果依據本發明，則在脈沖激光的聚光點的相對移動速度一定的情況下，可知能夠控制成使得如果減小激光脈沖的重復頻率，則由1個脈沖的脈沖激光形成的改質部分(稱為改質點)與由隨后的1個脈沖的脈沖激光形成的改質點之間的距離加大。反之，可知能夠控制成使得如果加大脈沖激光的重復頻率則減小該距離。另外，在本說明書中，該距離表現為相鄰的改質點之間的距離或者間距。

由此，通過加大或者減小脈沖激光的重復頻率調節，能夠控制相鄰的改質點之間的距離。通過根據加工對象物的種類或者厚度等改變該距離，能夠進行與加工對象物相對應的切割加工。另外，通過沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點規定改質區。

另外，如果依據本發明的激光加工裝置，則根據所輸入的頻率的大小運算相鄰的改質點之間的距離，顯示所運算的距離。由此，對于根據輸入到激光加工裝置中的頻率的大小形成的改質點，能夠在激光加工之前能夠了解相鄰的改質點之間的距離。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置；根據輸入的速度的大小調節由移動裝置進行的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的速度調節裝置通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點，沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的速度的大小運算相鄰的改質點之間的距離的距離運算裝置；顯示由距離運算裝置運算的距離的距離顯示裝置。

如果依據本發明，則在脈沖激光的重復頻率一定的情況下，可知能夠控制成使得如果減小脈沖激光的聚光點的相對移動速度則相鄰的改質點之間的距離減小，反之能夠控制成使得如果加大脈沖激光的聚光點的相對移動速度則相鄰的改質點之間的距離加大。由此，通過進行加大或者減小脈沖激光的相對聚光點的相對移動速度的調節，能夠控制相鄰的改質點之間的距離。通過根據加工對象物的種類或者厚度等改變該距離，能夠進行與加工對象物相對應的切割加工。另外，作為脈沖激光的聚光點的相對移動，既可以固定脈沖激光的聚光點使加工對象物移動，也可以固定加工對象物使脈沖激光的聚光點移動，還可以使雙方都移動。

另外，如果依據本發明的激光加工裝置，則根據所輸入的速度的大小運算相鄰的改質點之間的距離，顯示所運算的距離。由此，對于根據輸入到激光加工裝置中的速度的大小所形成的改質點，能夠在激光加工之前了解相鄰的改質點之間的距離。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；根據輸入頻率的大小，調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置；根據輸入的速度的大小調節由移動裝置進行的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的速度調節裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點，沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的頻率的大小和速度的大小運算相鄰的改質點之間的距離的距離運算裝置；顯示由距離運算裝置運算的距離的距離顯示裝置。

如果依據本發明的激光加工裝置，則通過調節脈沖激光的重復頻率的大小以及脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小，能夠控制相鄰的改質點之間的距離。通過組合這些調節，能夠對于該距離增加可控制的大小的種類。另外，如果依據本發明的激光加工裝置，則能夠在激光加工之前了解相鄰的改質點之間的距離。

在這些激光加工裝置中，能夠具備預先存儲由激光加工裝置形成的改質點的尺寸的尺寸存儲裝置；根據存儲在尺寸存儲裝置中的尺寸和由距離運算裝置運算了的距離，生成沿著切割預定線形成的多個改質點的圖像的圖像生成裝置；顯示由圖像形成裝置生成的圖像的圖像顯示裝置。如果依據這些裝置，則能夠在激光加工之前視覺地把握所形成的多個改質點即改質區。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點，而且沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率運算裝置，頻率調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由頻率運算裝置所運算的頻率的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小。頻率調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由頻率運算裝置所運算的頻率的大小。由此，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。

在本發明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由頻率運算裝置所運算的頻率的大小的頻率顯示裝置。如果依據該裝置，則在根據相鄰的改質點之間的距離的大小使激光加工裝置動作時，能夠在激光加工之前了解頻率。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置；調節由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的速度調節裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點，而且沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的速度運算裝置，速度調節裝置調節由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小使得成為由速度運算裝置所運算的相對移動速度的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小。速度調節裝置調節由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小使得成為由速度運算裝置所運算的相對移動速度的大小。由此，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。

在本發明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由速度運算裝置所運算的相對移動速度的大小的速度顯示裝置。如果依據該裝置，則在根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小使激光加工裝置動作時，能夠在激光加工之前了解相對移動速度。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小的頻率調節裝置；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置；調節由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的速度調節裝置，通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射1個脈沖的脈沖激光，在加工對象物的內部形成1個改質點，通過在加工對象物的內部對準聚光點，而且沿著切割預定線使聚光點相對移動，在加工對象物上照射多個脈沖的脈沖激光，沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點，還具備根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小和由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的組合的組合運算裝置，頻率調節裝置調節從激光光源出射的脈沖激光的重復頻率的大小使得成為由組合運算裝置所運算的頻率的大小，速度調節裝置調節由移動裝置產生的脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小使得成為由組合運算裝置所運算的相對移動速度的大小。

如果依據本發明的激光加工裝置，則根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小，為了使相鄰的改質點之間的距離成為該大小，運算脈沖激光的重復頻率的大小和脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小的組合，調節脈沖激光的重復頻率的大小以及脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小，使得成為頻率調節裝置以及速度調節裝置所運算的組合的值。由此，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。

在本發明的激光加工裝置中，能夠具備顯示由組合運算裝置所運算的頻率的大小以及相對移動速度的大小的顯示裝置。如果依據該裝置，則在根據所輸入的相鄰的改質點之間的距離的大小使激光加工裝置動作時，能夠在激光加工之前了解頻率和相對移動速度的組合。

根據上述所有的本發明的激光加工裝置，能夠沿著切割預定線在加工對象物的內部形成多個改質點。根據這些改質點規定改質區。改質區包括在加工對象物的內部作為發生了裂紋的區域的裂紋區，在加工對象物的內部作為熔融處理了的區域的熔融處理區以及在加工對象物的內部作為折射率發生了變化的區域的折射率變化區中的至少某一種。

如果依據上述所有的本發明的激光加工裝置，則由于能夠調節相鄰的改質點之間的距離，因此能夠沿著切割預定線連續地形成或者斷續地形成改質區。如果連續地形成改質區，則與沒有連續形成的情況相比較，容易進行以改質區為起點的加工對象物的切割。如果斷續地形成改質區，則由于改質區沿著切割預定線不連續，因此切割預定線的位置保持某種程度的強度。

(5)本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內部對準聚光點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區，而且，通過改變在加工對象物上所照射的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的聚光點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則通過改變照射在加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的聚光點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個改質區。因此，在切割加工對象物時能夠增加成為起點的位置。從而，即使在加工對象物的厚度比較大等的情況下，也能夠進行加工對象物的切割。另外，作為入射方向，例如有加工對象物的厚度方向或者與厚度方向正交的方向。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內部對準激光的聚光點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割預定線，在加工對象物的內部形成改質區，而且，通過改變照射在加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的聚光點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多改質區的工序。另外，本發明的激光加工方法的特征在于具備在激光的聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下，通過在加工對象物的內部對準激光的聚光點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成改質區，而且，通過改變照射在加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的聚光點的位置，使得沿著入射方向并列那樣形成多個改質區的工序。

這些本發明的激光加工方法根據與上述本發明的激光加工方法相同的理由，能夠在加工對象物的表面不發生不必要的分割，而且能夠進行在其表面不熔融的激光加工，并且在切割加工對象物時增加成為起點的位置。其中，改質區的形成既有多光子吸收的原因，也有其它的原因。

在本發明的激光加工方法中具有以下的形態。

多個改質區能夠從對于照射在加工對象物上的激光入射的加工對象物的入射面遠的地方開始順序形成。由此，能夠在入射面與激光的聚光點之間沒有改質區的狀態下形成多個改質區。由此，由于不存在由已經形成的改質區散射激光，因此能夠均勻地形成各個改質區。

另外，改質區包括在加工對象物的內部作為發生了裂紋的區域的裂紋區，在內部作為熔融處理了的區域的熔融處理區以及在內部作為折射率發生的變化的區域的折射率變化區中的至少某一種。

本發明的激光加工方法的特征在于具備使激光的聚光點越過加工對象物的激光的入射面，對準加工對象物的內部，而且在加工對象物的厚度方向，從厚度一半的位置調節到接近或者遠離入射面的位置，通過在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的改質區的工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則如果在加工對象物的厚度方向使激光的聚光點從厚度一半的位置調節到接近入射面的位置，則在加工對象物的內部中的入射面(例如表面)一側形成改質區，另一方面，如果調節到遠離入射面的位置，則在與加工對象物的內部中的入射面相對的面(例如背面)一側形成改質區。如果在加工對象物的表面或者背面發生沿著切割預定線的分割則能夠容易地切割加工對象物。如果依據本發明的激光加工方法，則能夠在加工對象物的內部中的表面一側或者背面一側形成改質區。由此，由于能夠容易地在表面或者背面一側形成沿著切割預定線的分割，因此能夠容易地切割加工對象物。其結果，如果依據本發明的激光加工方法則能夠進行有效的切割。

在本發明的激光加工方法中，能夠在入射面上形成電子器件以及電極圖形中的至少一方，能夠在厚度方向把照射在加工對象物上的激光的聚光點從厚度一半的位置調節到接近入射面的位置。如果依據本發明的激光加工方法，則通過在加工對象物的入射面(例如表面)以及相對的面(例如背面)方向從改質區生長裂紋，切割加工對象物。如果在入射面一側形成改質區，則由于改質區與入射面的距離比較短，因此能夠減小裂紋成長方向的偏移。由此，當在加工對象物的入射面上形成電子器件或者電極圖形時，能夠不損傷電子器件進行切割。另外，所謂電子器件指的是半導體元件、液晶等顯示裝置、壓電元件等。

本發明的激光加工方法的特征在于具備通過在加工對象物的內部對準激光的聚光點，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形成多光子吸收產生的改質區的第1工序；在第1工序以后，通過在加工對象物的厚度方向，在加工對象物的內部使激光的聚光點對準與第1工序中的激光的聚光位置不同的位置，在加工對象物上照射激光，沿著加工對象物的另外的切割預定線，在加工對象物的內部，與改質區立體交叉那樣形成其它的改質區的第2工序。

如果依據本發明的激光加工方法，則由于在加工對象物的切割面之間交叉的切割中，在成為切割面之間的交叉場所的位置，改質區與其它的改質區沒有重疊，因此能夠防止降低成為交叉場所的位置的切割精度。由此，能夠進行高精度的切割。

在本發明的激光加工方法中還能夠從改質區的側面，在加工對象物的激光的入射面一側形成其它的改質區。由此，在成為交叉場所的位置，在其它的改質區形成時由于不會由改質區散射所照射的激光，因此能夠均勻地形成其它的改質區。

在以上說明的本發明的激光加工方法中具有以下的形態。

通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對象物的內部形成包括裂紋區的改質區。如果這樣做，則在加工對象物的內部將發生由多光子吸收產生的光損傷的現象。根據該光損傷，在加工對象物的內部感應熱畸變，由此在加工對象物的內部形成裂紋區。該裂紋區是上述改質區的一個例子。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。另外，所謂峰值功率密度指的是脈沖激光的聚光點的電場強度。

通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對象物的內部形成包括熔融處理區的改質區。如果這樣做，則加工對象物的內部通過多光子吸收被局部地加熱。通過該加熱在加工對象的內部形成熔融處理區。該熔融處理區是上述改質區的一個例子。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括半導體材料的部件。

通過把在加工對象物上照射激光的條件取為激光的聚光點中的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上，脈沖寬度為1μs以下，還能夠在加工對象物的內部形成包括作為折射率變化的區域的折射率變化區的改質區。這樣，如果使脈沖寬度極短，在加工對象物的內部引起多光子吸收，則由多光子吸收產生的功率不轉化為熱能，而是在加工對象物的內部感應離子價變化、結晶或者分極取向狀態等的永久的構造變化，生成折射率變化區。該折射率變化區是上述改質區的一個例子。作為該激光加工方法的加工對象物，例如是包括玻璃的部件。

在加工對象物上照射的激光的聚光點在厚度方向的位置調節能夠包括通過把在加工對象物上照射的激光的聚光點在厚度方向中的所希望的位置作為從入射面到內部的距離，用加工對象物對于在加工對象物上照射的激光的折射率除該距離，運算厚度方向中的加工對象物的相對移動量的數據的運算工序；為了使在加工對象物上照射的激光的聚光點位于入射面上，運算所必需的厚度方向中的加工對象物的其它的相對移動量的數據的其它的運算工序；根據其它的相對移動量的數據使加工對象物沿著厚度方向相對移動的移動工序；在移動工序以后，根據相對移動量的數據使加工對象物沿著厚度方向相對移動的其它的移動工序。如果這樣做，則能夠以入射面為基準，把加工對象物的厚度方向中的激光的聚光點的位置調節到加工對象物的內部的預定位置。即，在以入射面為基準的情況下，加工對象物的厚度方向中的加工對象物的相對移動量和加工對象物對于在加工對象物上照射的激光的折射率之積成為從入射面到激光的聚光點的距離。從而，如果使加工對象物移動到通過用上述折射率除從入射面到加工對象物的內部的距離得到的相對移動量，則能夠使激光的聚光點對準加工對象物的厚度方向中的所希望的位置。

本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；沿著加工對象物的切割預定線使得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置；作為用于把由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的所希望的位置的厚度方向中的加工對象物的相對移動量的數據，存儲把所希望的位置作為從由激光光源出射的脈沖激光入射到加工對象物的入射面到內部的距離，通過用加工對象物對于從激光光源出射的脈沖激光的折射率除該距離得到的相對移動量的數據的存儲裝置；為了使由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準入射面，運算所必需的厚度方向中的加工對象物的其它的相對移動量的數據的運算裝置；根據由存儲裝置存儲的相對移動量的數據以及由運算裝置運算了的其它的相對移動量的數據，使加工對象物沿著厚度方向相對移動的其它的移動裝置。

另外，本發明的激光加工裝置的特征在于具備出射脈沖寬度為1μs以下的脈沖激光的激光光源；聚光脈沖激光使得從激光光源出射的脈沖激光的聚光點的峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的聚光裝置；使得由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點對準加工對象物的內部的裝置；在加工對象物的厚度的范圍內調節由聚光裝置聚光了的脈沖激光的聚光點的位置的裝置；沿著加工對象物的切割預定線使脈沖激光的聚光點相對移動的移動裝置。

如果依據這些本發明的激光加工裝置，則根據與上述本發明的激光加工方法相同的理由，能夠進行在加工對象物的表面不發生熔融或者偏離切割預定線的不必要的分割的激光加工，或者能夠進行在加工對象物的內部控制了加工對象物的厚度方向中的脈沖激光的聚光點的位置的激光加工。

附圖說明

圖1是用本實施形態的激光加工方法正在進行加工的加工對象物的平面圖。

圖2是沿著圖1所示的加工對象物的II—II線的剖面圖。

圖3是用本實施形態的激光加工方法進行激光加工以后的加工對象物的平面圖。

圖4是沿著圖3所示的加工對象物的IV—IV線的剖面圖。

圖5是沿著圖3所示的加工對象物的V—V線的剖面圖。

圖6是用本實施形態的激光加工方法切割了的加工對象物的平面圖。

圖7是示出本實施形態的激光加工方法中的電場強度與裂紋大小的關系的曲線圖。

圖8是本實施形態的激光加工方法的第1工序中的加工對象物的剖面圖。

圖9是本實施形態的激光加工方法的第2工序中的加工對象物的剖面圖。

圖10是本實施形態的激光加工方法的第3工序中的加工對象物的剖面圖。

圖11是本實施形態的激光加工方法的第4工序中的加工對象物的剖面圖。

圖12示出了用本實施形態的激光加工方法切割了的硅晶片的一部分中的剖面的照片。

圖13是示出本實施形態的激光加工方法中的激光的波長與硅基板的內部透射率的關系的曲線圖。

圖14是能夠在本實施形態的第1例的激光加工方法中使用的激光加工裝置的概略結構圖。

圖15是用于說明本實施形態的第1例中的激光加工方法的流程圖。

圖16是用于說明能夠用本實施形態的第1例的激光加工方法進行切割的圖形的加工對象物的平面圖。

圖17是說明設置多個激光光源的本實施形態的第1例的激光加工方法的模式圖。

圖18是說明設置多個激光光源的本實施形態的第1例的其它激光加工方法的模式圖。

圖19是示出在本實施形態的第2例中，保持為晶片板狀態的壓電元件晶片的概略平面圖。

圖20是示出在本實施形態的第2例中，保持為晶片板狀態的壓電元件晶片的概略剖面圖。

圖21是用于說明本實施形態的第2例的切割方法的流程圖。

圖22是用本實施形態的第2例的切割方法正在照射激光的光透射性材料的剖面圖。

圖23是用本實施形態的第2例的切割方法照射了激光的光透射性材料的平面圖。

圖24是沿著圖23所示的光透射性材料的XXIV—XXIV線的剖面圖。

圖25是沿著圖23所示的光透射性材料的XXV—XXV線的剖面圖。

圖26是沿著延緩聚光點移動速度時的圖23所示的光透射性材料的XXV—XXV線的剖面圖。

圖27是沿著進一步延緩聚光點移動速度時的圖23所示的光透射性材料的XXV—XXV線的剖面圖。

圖28是示出本實施形態的第2例的切割方法的第1工序的壓電元件晶片等的剖面圖。

圖29是示出本實施形態的第2例的切割方法的第2工序的壓電元件晶片等的剖面圖。

圖30是示出本實施形態的第2例的切割方法的第3工序的壓電元件晶片等的剖面圖。

圖31是示出本實施形態的第2例的切割方法的第4工序的壓電元件晶片等的剖面圖。

圖32是示出本實施形態的第2例的切割方法的第5工序的壓電元件晶片等的剖面圖。

圖33示出通過照射線偏振光的脈沖激光在內部形成了裂紋區的樣品的平面照片。

圖34示出了通過照射圓偏振光的脈沖激光在內部形成了裂紋區的樣品的平面照片。

圖35是沿著圖33所示樣品的XXXV—XXXV線的剖面圖。

圖36是沿著圖34所示樣品的XXXVI—XXXVI線的剖面圖。

圖37是沿著用本實施形態的第3例的激光加工方法形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線部分的平面圖。

圖38是沿著用作為比較的激光加工方法形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線部分的平面圖。

圖39是示出生成了本實施形態的第3例的橢圓偏振光的激光和用其形成的裂紋區。

圖40是本實施形態的第3例的激光加工裝置的概略結構圖。

圖41是包含在本實施形態的第3例中的橢圓率調節單元中的1/4波長板的斜視圖。

圖42是包含在本實施形態的第3例中的90度旋轉調節單元中的1/2波長板的斜視圖。

圖43是用于說明本實施形態的第3例的激光加工方法的流程圖。

圖44是用本實施形態的第3例的激光加工方法照射了具有橢圓偏振光的激光的硅晶片的平面圖。

圖45是用本實施形態的第3例的激光加工方法照射了具有線偏振光的激光的硅晶片的平面圖。

圖46是在圖44所示的硅晶片上用本實施形態的第3例的激光加工方法照射了具有橢圓偏振光的激光的硅晶片的平面圖。

圖47是在圖45所示的硅晶片上用本實施形態的第3例的激光加工方法照射了具有線偏振光的激光的硅晶片的平面圖。

圖48是本實施形態的第4例的激光加工裝置的概略結構圖。

圖49是在圖44所示的硅晶片上用本實施形態的第4例的激光加工方法照射了具有橢圓偏振光的激光的硅晶片的平面圖。

圖50是使用本實施形態的第5例的激光加工方法比較大地形成了裂紋點時的加工對象物的平面圖。

圖51是沿著圖50所示的切割預定線上的LI—LI切割了時的剖面圖。

圖52是沿著圖50所示的切割預定線上的LII—LII切割了時的剖面圖。

圖53是沿著圖50所示的切割預定線上的LIII—LIII切割了時的剖面圖。

圖54是沿著圖50所示的切割預定線上的LIV—LIV切割了時的剖面圖。

圖55是沿著圖50所示的切割預定線切割了時的剖面圖。

圖56是使用本實施形態的第5例的激光加工方法比較小地形成了裂紋點時的沿著切割預定線的加工對象物的剖面圖。

圖57是沿著切割預定線切割了圖56所示的加工對象物的平面圖。

圖58是示出使用預定數值孔徑的聚光用透鏡在加工對象物的內部聚光了脈沖激光的狀態的加工對象物的剖面圖。

圖59是包括以由圖58所示的激光的照射產生的多光子吸收為原因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。

圖60是使用了比圖58所示的例子大的數值孔徑的聚光用透鏡時的加工對象物的剖面圖。

圖61是包括以由圖60所示的激光的照射產生的多光子吸收為原因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。

圖62是使用了比圖58所示的例子小的功率的脈沖激光時的加工對象物的剖面圖。

圖63是包括以由圖62所示的激光的照射產生的多光子吸收為原因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。

圖64是使用了比圖60所示的例子小的功率的脈沖激光時的加工對象物的剖面圖。

圖65是包括以由圖64所示的激光的照射產生的多光子吸收為原因形成的裂紋點的加工對象物的剖面圖。

圖66是沿著與圖57所示的切割預定線正交的LXVI—LXVI切割了的剖面圖。

圖67是本實施形態的第5例的激光加工裝置的概略結構圖。

圖68是示出在本實施形態的第5例的激光加工裝置中具備的總體控制單元一例的一部分的框圖。

圖69是示出包含在本實施形態的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關關系存儲單元的表的一例。

圖70是示出包含在本實施形態的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關關系存儲單元的表的其它例子。

圖71是示出包含在本實施形態的第5例的激光加工裝置的總體控制單元中的相關關系存儲單元的表的另一個例子。

圖72是本實施形態的第6例的激光加工裝置的概略結構圖。

圖73示出沒有配置光束擴展器時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。

圖74示出配置了光束擴展器時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。

圖75是本實施形態的第7例的激光加工裝置的概略結構圖。

圖76示出沒有配置可變光闌時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。

圖77示出配置了可變光闌時的由聚光用透鏡進行的激光的聚光。

圖78是本實施形態的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控制單元的一例的框圖。

圖79是本實施形態的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控制單元的另一例的框圖。

圖80是本實施形態的激光加工裝置的變形例中所具備的總體控制單元的又一例的框圖。

圖81是沿著用本實施形態的第8例的激光加工形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線部分的一例的平面圖。

圖82是沿著用本實施形態的第8例的激光加工形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線部分的另一例的平面圖。

圖83是沿著用本實施形態的第8例的激光加工形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線部分的又一例的平面圖。

圖84是本實施形態的第8例的激光加工裝置的激光光源中具備的Q開關激光的概略結構圖。

圖85是示出本實施形態的第8例的激光加工裝置的總體控制單元一例的一部分的框圖。

圖86是示出本實施形態的第8例的激光加工裝置的總體控制單元的其它例的一部分的框圖。

圖87是示出本實施形態的第8例的激光加工裝置的總體控制單元的又一例的一部分的框圖。

圖88是示出本實施形態的第8例的激光加工裝置的總體控制單元的又一例的一部分的框圖。

圖89是使用本實施形態的第9例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的一例的斜視圖。

圖90是形成了從圖89所示的裂紋區延伸的裂紋的加工對象物的斜視圖。

圖91是使用本實施形態的第9例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的其它例子的斜視圖。

圖92是使用本實施形態的第9例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的又一例的斜視圖。

圖93是示出激光的聚光點位于加工對象物的表面的狀態。

圖94是示出激光的聚光點位于加工對象物的內部的狀態。

圖95是用于說明本實施形態的第9例的激光加工方法的流程圖。

圖96是使用本實施形態的第10例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的一例的斜視圖。

圖97是圖96所示的加工對象物的部分剖面圖。

圖98是使用本實施形態的第10例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的其它例的斜視圖。

圖99是圖98所示的加工對象物的部分剖面圖。

圖100是使用本實施形態的第10例的激光加工方法在加工對象物的內部形成了裂紋區的加工對象物的又一例的斜視圖。

具體實施方式

以下，使用附圖說明本發明理想的實施形態。本實施形態的激光加工方法以及激光加工裝置通過多光子吸收形成改質區。多光子吸收是在使激光的強度非常大的情況下發生的現象。首先，簡單地說明多光子吸收。

與材料的吸收帶隙E_G相比較，如果光子的功率hν小，則成為光學上的透明。由此，在材料中發生吸收的條件是hν＞E_G。但是，即使是光學上的透明，如果使激光的強度非常大，則在nhν＞E_G的條件(n＝2、3、4、…)下在材料中發生吸收。把該現象稱為多光子吸收。在脈沖波的情況下，激光的強度由激光的聚光點的峰值功率密度(W/cm²)決定，例如，在峰值功率密度為1×10⁸(W/cm²)以上的條件下發生多光子吸收。峰值功率密度根據(聚光點中的激光的每一個脈沖的能量)÷(激光的光束點截面積×脈沖寬度)求出。另外，在連續波的情況下，激光的強度由激光的聚光點的電場強度(W/cm²)決定。

使用圖1～圖6說明利用這種多光子吸收的本實施形態的激光加工的原理。圖1是正在進行激光加工的加工對象物1的平面圖，圖2是沿著圖1所示的加工對象物1的II—II線的剖面圖，圖3是激光加工后的加工對象物1的平面圖，圖4是沿著圖3所示的加工對象物1的IV—IV線的剖面圖，圖5是沿著圖3所示的加工對象物1的V—V線的剖面圖，圖6是被切割了的加工對象物1的平面圖。

如圖1以及圖2所示，在加工對象物1的表面3上有切割預定線5。切割預定線5是直線形延伸的假想線。本實施形態的激光加工在產生多光子吸收的條件下，在加工對象物1的內部對準聚光點P，在加工對象物1上照射激光，形成改質區7。另外，所謂聚光點是激光L聚光了的位置。

通過沿著切割預定線5(即沿著箭頭A方向)使激光L相對移動，使聚光點P沿著切割預定線5移動。由此，如圖3～圖5所示，沿著切割預定線5僅在加工對象物1的內部形成改質區7。本實施形態的激光加工方法不是通過加工對象物1吸收激光L使加工對象物1發熱形成改質區7，而是使激光L透過加工對象物1，在加工對象物1的內部發生多光子吸收形成改質區7。由此，在加工對象物1的表面3上由于幾乎不吸收激光L，因此不熔融加工對象物1的表面。

在加工對象物1的切割中，如果在切割的位置具有起點，則由于加工對象物1從該起點開始分割，因此如圖6所示能夠以比較小的力切割加工對象物1。由此，能夠在加工對象物1的表面3上不發生不必要的分割進行加工對象物1的切割。

另外，以改質區作為起點的加工對象物的切割考慮以下兩種情況。一種情況是在改質區形成以后，通過在加工對象物上加入人為的力，以改質區作為起點分割加工對象物后切割加工對象物。這是例如在加工對象物的厚度大時的切割。所謂加入人為的力，例如，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物上加入彎曲應力或剪切應力，或者通過在加工對象物上提供溫差，使得發生熱應力。

另一種情況是通過形成改質區，以改質區為起點，朝向加工對象物的截面方向(厚度方向)自然分割，其結果切割加工對象物。該切割例如在加工對象物的厚度小時，能夠在改質區為1個的情況下進行，在加工對象物的厚度大時，能夠通過沿著厚度方向形成多個改質區進行。另外，在該自然分割的情況下，由于也在切割的位置的表面上，不分割到沒有形成改質區的部分，能夠僅割斷形成了改質區的部分，因此能夠很好地控制割斷。近年來，由于硅晶片等半導體晶片的厚度具有越來越薄的傾向，因此這種控制性良好的割斷方法非常有效。

進而，在本實施形態中，作為由多光子吸收形成的改質區，有以下的(1)～(3)。

(1)改質區是包括一個或者多個裂紋的裂紋區的情況

在加工對象物(例如由玻璃或者LiTaO₃構成的壓電材料)的內部對準聚光點，在聚光點中的電場強度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。該脈沖寬度的大小是使得發生多光子吸收而且在加工對象物表面不產生多余的損傷，僅在加工對象物的內部能夠形成裂紋區的條件。由此，在加工對象物的內部發生由多光子吸收產生的光學損傷這樣的現象。根據該光學損傷在加工對象物的內部誘發熱畸變，由此在加工對象物的內部形成裂紋區。作為電場強度的上限值，例如是1×10¹²(W/cm²)。脈沖寬度最好是例如1ns～200ns。另外，由多光子吸收產生的裂紋區的形成例如記載在第45次激光熱加工研究會論文集(1998年12月)的第23頁～第28頁的「由固體激光高次諧波產生的玻璃基板的內部條紋」中。

本發明者們通過實驗求出了電場強度與裂紋大小的關系。實驗條件如下。

(A)加工對象物：硼硅酸玻璃(厚度700μm)

(B)激光器

光源：半導體激光激勵Nd：YAG激光器

波長：1064nm

激光點截面積：3.14×10^－8cm²

振蕩形態：Q開關脈沖

重復頻率：100kHz

脈沖寬度：30ns

輸出：輸出＜1mJ/脈沖

激光品質：TEM₀₀

偏振光特性：線偏振光

(C)聚光用透鏡

對于激光波長的透射率：60％

(D)放置加工對象物的載置臺的移動速度：100mm/秒

另外，所謂激光品質是TEM₀₀，意味著聚光性高，而且能夠聚光到激光的波長左右。

圖7是表示上述實驗結果的曲線。橫軸是峰值功率密度，由于激光是脈沖激光，因此電場強度用峰值功率密度表示。縱軸示出由1個脈沖的激光在加工對象物的內部形成的裂紋部分(裂紋點)的大小。匯集裂紋點構成裂紋區。裂紋點的大小是在裂紋點的形狀中為最大部分的大小。曲線中用黑圓圈表示的數據是聚光用透鏡(C)的倍率為100倍，數值孔徑(NA)為0.80的情況。另一方面，曲線中用白圓圈表示的數據是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍，數值孔徑(NA)為0.55的情況。可知從峰值功率密度為10¹¹(W/cm²)左右開始在加工對象物的內部發生裂紋點，隨著峰值功率密度加大，裂紋點也加大。

其次，使用圖8～圖11說明在本實施形態的激光加工方法中，由裂紋區形成產生的加工對象物切割的機理。如圖8所示，在產生多光子吸收的條件下在加工對象物1的內部對準聚光點P，在加工對象物1上照射激光L，沿著切割預定線在內部形成裂紋區9。裂紋區9是包括1個或者多個裂紋的區域。如圖9所示，以裂紋區9為起點進一步生長裂紋，如圖10所示，裂紋到達加工對象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過分割加工對象物1來切斷加工對象物1。到達加工對象物的表面和背面的裂紋既有自然生長的情況，也有通過在加工對象物上加入力生長的情況。

(2)改質區是熔融處理區的情況

在加工對象物(例如硅那樣的半導體材料)的內部對準聚光點，在聚光點中的電場強度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。由此，加工對象物的內部通過多光子吸收被局部地加熱。通過該加熱在加工對象物的內部形成熔融處理區。所謂熔融處理區意味著一旦熔融后再次固化的區域、熔融狀態中的區域以及從熔融開始進行再次固化的狀態中的區域中的至少某一種。另外，還能夠指熔融處理區相變化的區域或者結晶構造變化了的區域。另外，作為熔融處理區還能夠指在單晶體構造，非晶體構造，多晶體構造中，某種構造變化為其它構造的區域。即，例如，從單晶體構造變化為非晶體構造的區域，從單晶體構造變化為多晶體構造的區域，從單晶體構造變化為包括非晶體構造以及多晶體構造的區域。在加工對象物是單晶硅構造的情況下，熔融處理區例如是非晶硅構造。另外，作為電場強度的上限值，例如是1×10¹²(W/cm²)。脈沖寬度最好例如是1ns～200ns。

本發明者們通過實驗確認了在硅晶片的內部形成熔融處理區。實驗條件如下。

(A)加工對象物：硅晶片(厚度350μm，外徑4英寸)

(B)激光器

光源：半導體激光激勵Nd：YAG激光器

波長：1064nm

激光點截面積：3.14×10^－8cm²

振蕩形態：Q開關脈沖

重復頻率：100kHz

脈沖寬度：30ns

輸出：20μJ/脈沖

激光品質：TEM₀₀

偏振光特性：線偏振光

(C)聚光用透鏡

倍率：50倍

NA：0.55

對于激光波長的透射率：60％

(D)放置加工對象物的載置臺的移動速度：100mm/秒

圖12示出了通過上述條件下的激光加工切割了的硅晶片的一部分中的剖面的照片。在硅晶片11的內部形成著熔融處理區13。另外，根據上述條件形成的熔融處理區的厚度方向的大小是100μm左右。

說明通過多光子吸收形成了熔融處理區13的過程。圖13是示出激光的波長與硅基板的內部的透射率的關系的曲線。其中，除去硅基板的表面一側和背面一側的各個反射成分，僅示出內部的透射率。對于硅基板的厚度t為50μm，100μm，200μm，500μm，1000μm的各種情況示出上述關系。

例如，在Nd：YAG激光器的波長1064nm中，硅基板的厚度為500μm以下的情況下，在硅基板的內部激光透過80％以上。如圖12所示，由于硅晶片11的厚度是350μm，因此由多光子吸收產生的熔融處理區形成在硅基板的中心附近，即距表面175μm的部分上。這時的透射率如果參考厚度200μm的硅晶片，則由于成為90％以上，因此在硅晶片11在內部吸收的激光很少，幾乎全部透過。這一點意味著不是在硅晶片11的內部吸收激光，在硅晶片11的內部形成了熔融處理區(即，通過由激光進行的通常的加熱形成融處理區)，而是通過多光子吸收形成了熔融處理區。由多光子吸收進行的熔融處理區的形成例如記載在焊接學會全國大會講演概要第66集(2000年4月)的第72頁～第73頁的「皮秒脈沖激光進行的硅加工特性評價」中。

另外，硅晶片以熔融處理區為起點，朝向剖面方向發生分割，通過該分割到過硅晶片的表面和背面，最終進行切割。到達硅晶片的表面和背面的該分割具有自然生長的情況，也有通過在加工對象部上加入力生長的情況。另外，從熔融處理區在硅晶片的表面和背面自然生長分割是從一旦熔融后再次固化的狀態的區域生長分割的情況，從熔融狀態的區域生長分割的情況以及從熔融開始再次進行固化的狀態的區域生長分割的情況中的至少某一種。在任一種情況下切割后的切割面都如圖12所示僅在內部形成熔融處理區。在加工對象物的內部形成熔融處理區的情況下，由于分割時難以產生偏離切割預定線的不必要的分割，因此容易進行割斷控制。

(3)改質區是折射率變化區的情況

在加工對象物(例如玻璃)的內部對準聚光點，在聚光點中的電場強度為1×10⁸(W/cm²)以上而且脈沖寬度為1ns以下的條件下照射激光。如果使脈沖寬度極短，在加工對象物的內部引起多光子吸收，則由多光子吸收產生的功率不轉化為熱能，在加工對象物的內部感應離子價變化，結晶或者極化取向等的永久的構造變化，形成折射率變化區。作為電場強度的上限值，例如是1×10¹²(W/cm²)。脈沖寬度最好例如是1ns以下，更理想的是1ps以下。由多光子吸收進行的折射率變化區的形成例如記載第42次激光熱加工研究會論文集(1997年11月)第105頁～第111頁的「毫微微秒激光照射產生的對于玻璃內部的光感應構造形成」中。

其次說明本實施形態的具體例子。

[第1例]

說明本實施形態的第1例的激光加工方法。圖14是能夠在該方法中使用的激光加工裝置100的概略結構圖。激光加工裝置100具備發生激光L的激光光源101；為了調節激光的輸出或者脈沖寬度等控制激光光源101的激光光源控制單元102；配置成具有激光的反射功能而且把激光的光軸朝向改變90°的分色鏡103；聚光由分色鏡103反射的激光的聚光用透鏡105；放置照射了由聚光用透鏡105聚光了的激光的加工對象物1的載置臺107；用于使載置臺107沿著X軸方向移動的X軸載物臺109；用于使載置臺107沿著與X軸方向正交的Y軸方向移動的Y軸載物臺111；用于使載置臺107沿著與X軸以及Y軸方向正交的Z軸方向移動的Z軸載物臺113；用于控制這三個載物臺109、111、113的移動的載物臺控制單元115。

由于Z軸方向是與加工對象物1的表面3正交的方向，因此成為入射到加工對象物1的激光的聚光點深度的方向。由此，通過使Z軸載物臺113沿著Z軸方向移動，能夠在加工對象物1的內部對準激光的聚光點P。另外，該聚光點P沿著X(Y)軸方向的移動通過由X(Y)軸載物臺109(111)使加工對象物1沿著X(Y)軸方向移動而進行。X(Y)軸載物臺109(111)是移動裝置的一個例子。

激光光源101是發生脈沖激光的Nd：YAG激光器。作為能夠在激光光源101中使用的激光器，除此以外，還有Nd：YVO₄激光器或者Nd：YLF激光器或者鈦藍寶石激光器等。在形狀裂紋區或者熔融處理區時，使用Nd：YAG激光器，Nd：YVO₄激光器，Nd：YLF激光器比較適宜。在形成折射率變化區域時，使用鈦藍寶石激光器比較適宜。

第1例中，在加工對象物1的加工中使用脈沖激光，而如果能夠引起多光子吸收則也可以是連續波激光。另外，在本發明中激光包括激光束的含義。聚光用透鏡105是聚光裝置的一個例子。Z軸載物臺113是把激光的聚光點對準在加工對象物的內部的裝置的一個例子。通過使聚光用透鏡105沿著Z軸方向移動，能夠在加工對象物的內部對準激光的聚光點。

激光加工裝置100還具備為了用可見光線照明放置在載置臺107上的加工對象物1而發生可見光線的觀察用光源117；配置在與分色鏡103以及聚光用透鏡105相同光軸上的可見光用的光束分裂器119。在光束分裂器119與聚光用透鏡105之間配置著分色鏡103。光束分裂器119配置成使得具有反射可見光線的大約一半，透過其余一半的功能，而且把可見光線的光軸朝向改變90°。從觀察用光源117發生的可見光線由光束分裂器119反射大約一半，該被反射的可見光線透過分色鏡103以及聚光用透鏡105，照明包括加工對象物1的切割預定線5等的表面3。

激光加工裝置100還具備配置在與光束分裂器119，分色鏡103以及聚光用透鏡105相同光軸上的攝影元件121以及成像透鏡123。作為攝影元件121例如有CCD(電荷耦合器件)照相機。照明包括切割預定線5等的表面3的可見光線的反射光透過聚光用透鏡105，分色鏡103，光束分裂器119，由成像透鏡123成像，由攝影元件121攝影，成為攝影數據。

激光加工裝置100還具備輸入從攝影元件121輸出的攝影數據的攝影數據處理單元125；控制激光加工裝置100總體的總體控制單元127；監視器129。攝影數據處理單元125根據攝影數據運算用于在表面3上對準由觀察用光源117發生的可見光的聚光點的聚光點數據。根據該聚光點數據，載物臺控制單元115通過移動控制Z軸載物臺113，使得在表面3上對準可見光的聚光點。因而，攝影數據處理單元125起到自動聚光單元的功能。另外，攝影數據處理單元125根據攝影數據運算表面3的放大圖像的圖像數據。該圖像數據傳送到總體控制單元127，由總體控制單元進行各種處理，傳送到監視器129。由此，在監視器129上顯示放大圖像等。

在總體控制單元127中輸入來自載物臺控制單元115的數據，來自攝影數據處理單元125的圖像數據等，通過根據這些數據控制激光光源控制單元102，觀察用光源117以及載物臺控制單元115，控制激光加工裝置100總體。因而，總體控制單元127起到計算機單元的功能。

其次，使用圖14以及圖15說明本實施形態的第1例的激光加工方法。圖15是用于說明該激光加工方法的流程圖。加工對象1是硅晶片。

首先，由未圖示的分光光度計等測定加工對象物1的光吸收特性。根據該測定結果，對于加工對象物1確定發生透明的波長或者吸收少的波長的激光L(S101)。然后，測定加工對象物1的厚度。根據厚度的測定結果以及加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z軸方向的移動量(S103)。該移動量是為了使激光L的聚光點P位于加工對象物1的內部，以位于加工對象物1的表面3的激光L的聚光點為基準的加工對象物1在Z軸方向的移動量。把該移動量輸入到總體控制單元127。

把加工對象物1放置在激光加工裝置100的載置臺107上。然后使得從觀察用光源117發生可見光，照明加工對象物1(S105)。通過攝影元件121拍攝包括被照明了的切割預定線5的加工對象物1的表面3。該攝影數據傳送到攝影數據處理單元125。根據該攝影數據，攝影數據處理單元125計算觀察用光源117的可見光的聚光點位于表面3那樣的聚光點數據(S107)。

該聚光點數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該聚光點數據，使Z軸載物臺113向Z軸方向移動(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的聚光點位于表面3上。另外，攝影數據處理單元125根據攝影數據，計算包括切割預定線5的加工對象物1的表面3的放大圖像數據。該放大圖像數據經過總體控制單元127傳送到監視器129，由此，在監視器129上顯示切割預定線5附近的放大圖像。

在總體控制單元127中預先輸入在步驟S103中決定的移動量數據，該移動量數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該移動量數據，由Z軸載物臺113沿著Z軸方向移動加工對象物1，使得激光L的聚光點P處于成為加工對象物1的內部的位置(S111)。

接著，從激光光源101發生激光L，在加工對象物1的表面3的切割預定線5上照射激光L。由于激光L的聚光點P位于加工對象物1的內部，因此僅在加工對象物1的內部形成熔融處理區。然后，沿著切割預定線5使X軸載物臺109或者Y軸載物臺111移動，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(S113)。然后，通過使加工對象物1沿著切割預定線5彎曲，切割加工對象物1(S115)。由此，把加工對象物1分割為硅芯片。

說明第1例的效果。如果依據第1例，則在引起多光子吸收的條件下，而且在加工對象物1的內部對準聚光點P，沿著切割預定線5照射脈沖激光。而且，通過使X軸載物臺109或者Y軸載物臺111移動，使聚光點P沿著切割預定線5移動。由此，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成改質區(例如裂紋區，熔融處理區，折射率變化區)。如果在加工對象物的切割位置有若干個起點，則能夠用比較小的力分割加工對象物進行切割。因而，通過把改質區作為起點沿著切割預定線5分割加工對象物1，能夠用比較小的力切割加工對象物1。由此，能夠在加工對象物1的表面3上不發生偏離切割預定線5的不必要的分割，切割加工對象物1。

另外，如果依據第1例，則在加工對象物1中引起多光子吸收的條件下，而且在加工對象物1的內部對準聚光點P，在切割預定線5上照射脈沖激光L。因而，由于脈沖激光L透過加工對象物1，在加工對象物1的表面3上幾乎不吸收脈沖激光L，因此表面3不會因為改質區形成的原因受到熔融等損傷。

如以上說明的那樣，如果依據第1例，則能夠在加工對象物1的表面3上，不發生偏離切割預定線5的不必要的分割或者熔融，切割加工對象物1。因而，在加工對象物1例如是半導體晶片的情況下，在半導體芯片上能夠不產生偏離切割預定線的不必要的分割或者熔融，從半導體晶片切割出半導體芯片。對于在表面生成著電極圖形的加工對象物，或者像形成了壓電元件晶片或液晶等顯示裝置的玻璃基板那樣在表面上形成了電子器件的加工對象物也相同。因而，如果依據第1例，能夠提高通過切割加工對象物所制成的產品(例如半導體芯片，壓電器件芯片，液晶等顯示裝置)的成品率。

另外，如果依據第1例，由于加工對象物1的表面3的切割預定線5不熔融，因此能夠減小切割預定線5的寬度(該寬度例如在半導體晶片的情況下，是成為半導體芯片的區域之間的間隔。)。由此，能夠增加從1片加工對象物1制作的產品的數量，能夠提高產品的生產性。

另外，如果依據第1例，則由于在加工對象物1的切割加工中使用激光，因此還能夠進行比使用了金剛石刀的切割更復雜的加工。例如，如圖16所示那樣即使切割預定線5是復雜的形狀，如果依據第1例則也能夠進行切割加工。這些效果在后面所述的例子中也相同。

另外，激光光源不限于1個，也可以是多個。例如，圖17是說明激光光源為多個的本實施形態的第1例的激光加工方法的模式圖。該方法在加工對象物1的內部對準聚光點P，從不同的方向照射從3個激光光源15、17、19出射的3個激光。來自激光光源15、17的各個激光從加工對象物1的表面3入射。來自激光光源19的激光從加工對象物1的背面3入射。如果這樣做，則由于使用多個激光光源，因此與脈沖激光相比較，即使激光是功率小的連續波激光，也能夠使聚光點的電場強度成為發生多光子吸收的大小。根據同樣的理由，即使沒有聚光用透鏡也能夠發生多光子吸收。另外，在該例中，由3個激光光源15、17、19形成聚光點P，但本發明并不限于這種情況，激光光源可以是多個。

圖18是說明激光光源為多個的本實施形態的第1例的其它激光加工方法的模式圖。在該例中，多個激光光源23具備沿著切割預定線5配置成一列的3個陣列光源單元25、27、29。在陣列光源單元25、27、29的每一個中，從配置成同一列的激光光源23出射的激光形成1個聚光點(例如聚光點P1)。如果依據該例，則由于能夠沿著切割預定線5同時形成多個聚光點P1、P2、…，因此能夠提高加工速度。另外，在該例中，通過在表面3上沿著與切割預定線5正交的方向進行激光掃描，還能夠同時形成多列改質區。

[第2例]

其次，說明本發明的第2例。該例是光透射性材料的切割方法以及切割裝置。光透射性材料是加工對象物的一個例子。在該例中，作為光透射性材料，使用由LiTaO₃構成的厚度400μm左右的壓電元件晶片(基板)。

第2例的切割裝置由圖14所示的激光加工裝置100以及圖19、圖20所示的裝置構成。說明圖19以及圖20所示的裝置。壓電元件晶片31由作為保持裝置的晶片板(薄膜)33保持。該晶片板33由保持壓電元件晶片31一側的面具有粘接性的樹脂制膠帶等構成，具有彈性。晶片板33由取樣夾具35夾持，放置在載置臺107上。另外，壓電元件晶片31如圖19所示，包括在后面被切割分離的多個壓電器件芯片37。各個壓電器件芯片37具有電路部分39。該電路部分39在壓電元件晶片31的表面，形成在每個壓電器件芯片37上，相鄰接的電路部分39之間形成預定的間隙α(80μm左右)。另外，圖20示出僅在壓電元件晶片31的內部形成了作為改質部分的微小的裂紋區9的狀態。

其次，根據圖21說明第2例的光透射性材料的切割方法。首先，測定成為切割對象材料的光透射性材料(在第2例中，是由LiTaO₃構成的壓電元件晶片31)的光吸收特性(S201)。光吸收特性能夠通過使用分光光度計等進行測定。如果測定了光吸收特性，則根據其測定結果，對于切割對象材料選定出射透明或者吸收少的波長的激光的激光光源101(S203)。在第2例中，選定基波波長為1064nm的脈沖波(PW)型的YAG激光器。該YAG激光器的脈沖的重復頻率是20Hz，脈沖寬度是6ns，脈沖功率是300μJ。另外，從YAG激光器出射的激光L的光點直徑是20μm左右。

接著，測定切割對象材料的厚度(S205)。如果測定了切割對象材料的厚度，則根據其測定結果，決定從激光L的光軸方向中的來自切割對象材料的表面(激光L的入射面)的激光L的聚光點的變位量(移動量)，使得激光L的聚光點位于切割對象材料的內部(S207)。激光L的聚光點的變位量(移動量)與切割對象材料的厚度以及折射率相對應，例如設定為切割對象材料的厚度的1/2的量。

如圖22所示，實際的激光L的聚光點P的位置根據切割對象材料的環境氣氛(例如空氣)中的折射率與切割對象材料的折射率的差異，位于比由聚光透鏡105聚光了的激光L的聚光點Q的位置更深入切割對象材料(壓電元件晶片31)的表面的位置。即，在空氣中的情況下，成立「激光L的光軸方向中的Z軸載物臺113的移動量×切割對象材料的折射率＝實際的激光L的聚光點移動量」的關系。考慮上述的關系(切割對象材料的厚度以及折射率)設定激光L的聚光點的變位量(移動量)。然后，對于配置在X—Y—Z軸載物臺(在本實施形態中，由X軸載物臺109，Y軸載物臺111以及Z軸載物臺113構成)上的載置臺107，放置由晶片板33保持的切割對象材料(S209)。如果結束切割對象材料的放置，則從觀察用光源117出射光，在切割對象材料上照射出射的光。而且，根據攝影元件121中的攝影結果，使Z軸載物臺113移動進行聚光點調整，使得激光L的聚光點位于切割對象材料的表面上(S211)。這里，由攝影元件121拍攝通過觀察用光源117得到的壓電元件晶片31的表面觀察像，攝影數據處理單元125根據攝影結果，使得從觀察用光源117出射的光在切割對象材料的表面上聚光那樣，決定Z軸載物臺113的移動位置，輸出到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據來自攝影數據處理單元125的輸出信號，控制Z軸載物臺113，使得Z軸載物臺113的移動位置成為從觀察用光源117出射的光在切割對象材料的表面上聚光，即，使得激光L的聚光點位于切割對象材料的表面上的位置。

如果結束從觀察用光源117出射的光的聚光點調整，則使得激光L的聚光點移動到與切割對象材料的厚度以及折射率相對應的聚光點(S213)。這里，使得Z軸載物臺113沿著激光L的光軸方向移動與切割對象材料的厚度以及折射率相對應決定的激光L的聚光點的變位量那樣，總體控制單元127向載物臺控制單元115發送輸出信號，接收到輸出信號的載物臺控制單元115控制Z軸載物臺113的移動位置。如上述那樣，通過使Z軸載物臺113沿著激光L的光軸方向移動與切割對象材料的厚度以及折射率相對應決定的激光L的聚光點的變位量，結束激光L的聚光點對于切割對象材料的內部的配置(S215)。

如果結束激光L的聚光點對于切割對象材料的內部的配置，則在切割對象材料上照射激光L的同時，沿著所希望的切割圖形使X軸載物臺109以及Y軸載物臺111移動(S217)。從激光光源101出射的激光L如圖22所示，由聚光用透鏡105聚光使得聚光點P位于面臨于相鄰的電路部分39之間形成的預定間隙α(如上述那樣是80μm)的壓電元件晶片31的內部。上述所希望的切割圖形為了從壓電元件晶片31分離多個壓電器件芯片37，設定成使得在形成于鄰接的電路部分39之間的間隙中照射激光L，用監視器129確認激光L的照射狀態的同時照射激光L。

這里，在切割對象材料上照射的激光L如圖22所示，由聚光用透鏡105以在壓電元件晶片31的表面(激光L入射的面)上形成的電路部分39中不照射激光L的角度進行聚光。這樣，通過以在電路部分39中不照射激光L的角度把激光L進行聚光，能夠防止激光L入射到電路部分39中，能夠保護電路部分39不被激光L照射。

把從激光光源101出射的激光L進行聚光，使得聚光點P位于壓電元件晶片31的內部，如果該聚光點P中的激光L的能量密度超過了切割對象材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，則僅在作為切割對象材料的壓電元件晶片31的內部中的聚光點P及其附近形成微小的裂紋區9。這時，在切割對象材料(壓電元件晶片31)的表面以及背面上幾乎不產生損傷。

其次，根據圖23～圖27，說明使激光L的聚光點移動形成裂紋的過程。對于圖23所示的大致正方體形狀的切割對象材料32(光透射性材料)，通過照射激光L使得激光L的聚光點位于切割對象材料32的內部，如圖24以及圖25所示，僅在切割對象材料32的內部的聚光點及其附近形成微小的裂紋區9。另外，控制激光L的掃描或者切割對象材料32的移動，使得激光L的聚光點沿著與激光L的光軸交叉的切割對象材料32長度方向D移動。

在從激光光源101脈沖形地出射激光L以后，進行了激光L的掃描或者切割對象材料32的移動的情況下，裂紋區9如圖25所示，沿著切割對象材料32的長度方向D，形成具有與激光L的掃描速度或者切割對象材料32的移動速度相對應的間隔的多個裂紋區9。通過使激光L的掃描速度或者切割對象材料32的移動速度遲緩，如圖26所示，能夠縮短裂紋區9之間的間隔，增加所形成的裂紋區9的數量。另外，通過使激光L的掃描速度或者切割對象材料的移動速度進一步遲緩，如圖27所示，沿著激光L的掃描方向或者切割對象材料32的移動方向，即沿著激光L的聚光點的移動方向連續地形成裂紋區9。裂紋區9之間的間隔(所形成的裂紋區9的數量)的調整能夠通過使激光L的重復頻率以及切割對象材料32(X軸載物臺或者Y軸載物臺)的移動速度的關系發生變化實現。另外，通過提高激光L的重復頻率以及切割對象材料32的移動速度還能夠提高生產率。

如果沿著上述所希望的切割圖形形成了裂紋區9(S219)，則通過物理的外力加入或者環境變化等，在切割對象材料內，特別是在形成了裂紋區9的部分中產生應力，生長僅在切割對象材料的內部(聚光點及其附近)形成的裂紋區9，把切割對象材料在形成了裂紋區9的位置進行切割(S221)。

其次，參照圖28～圖32，說明由于物理的外力加入引起的切割對象材料的切割。首先，沿著所希望的切割圖形形成了裂紋區9的切割對象材料(壓電元件晶片31)由取樣夾具35夾持的晶片板33保持的狀態下配置在切割裝置中。切割裝置具有后述那樣的吸引夾頭34，連接該吸引34的吸引泵(未圖示)，加壓滾針36(按壓部件)，使加壓滾針36移動的加壓滾針驅動裝置(未圖示)等。作為加壓滾針驅動裝置，能夠使用電動或者油壓等調節器。另外，在圖28～圖32中，省略了電路部分39的圖示。

如果把壓電元件晶片31配置在切割裝置中，則如圖28所示，使吸引夾頭34接近與分離的壓電器件芯片37相對應的位置。在把吸引夾頭34接近或者搭接到分離的壓電器件芯片37的狀態下通過使吸引泵裝置動作，如圖29所示，使分離的壓電器件芯片37(壓電元件晶片31)吸附到吸引夾頭34上。如果使分離的壓電器件芯片37(壓電元件晶片31)吸附到吸引夾頭34上，則如圖30所示，使加壓滾針36從晶片板33的背面(保持了壓電元件晶片31的面的背面)一側移動到與分離的壓電器件芯片37相對應的位置。

在加壓滾針36搭接到晶片板33的背面以后，如果進一步使加壓滾針36移動，則在晶片板33變形的同時通過加壓滾針36從外部在壓電元件晶片31上加入應力，在形成著裂紋區9的晶片部分上根據應力生長裂紋區9。通過裂紋區9生長到壓電元件晶片31的表面以及背面，壓電元件晶片31如圖31所示，在分離的壓電器件芯片37的端部被切割，從壓電元件晶片31分離壓電器件芯片37。另外，晶片板33如上述那樣由于具有粘接性，因此能夠防止被切割分離了的壓電器件芯片37飛散。

如果壓電器件芯片37從壓電元件晶片31分離，則使吸引夾頭34以及加壓滾針36沿著從晶片板33離開的方向移動。如果吸引夾頭34以及加壓滾針36移動，則由于被分離了的壓電器件芯片37吸附在吸引夾頭34上，因此如圖32所示，離開晶片板33。這時，使用未圖示離子氣體送風裝置，沿著圖32中箭頭B方向輸送離子氣體，把被分離并且吸附在吸引夾頭34上的壓電器件芯片37和由晶片板33保持著的壓電元件晶片31(表面)進行離子氣體清洗。另外，代替離子氣體清洗，也可以設置吸引裝置，通過吸引灰塵等進行被切割分離了的壓電器件芯片37以及壓電元件晶片31的清洗。作為根據環境變化把切割對象材料進行切割的方法，存在對于僅在內部形成了裂紋區9的切割對象材料提供溫度變化的方法。這樣，通過對于切割對象材料提供溫度變化，使得在形成了裂紋區9的材料部分中產生熱應力，能夠使裂紋區9生長，把切割對象材料進行切割。

這樣，在第2例中，用聚光用透鏡105把從激光光源101出射的激光L進行聚光使得其聚光點位于光透射性材料(壓電元件晶片31)的內部，聚光點中的激光L的能量密度超過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成微小的裂紋區9。而且，由于在所形成的裂紋區9的位置切割光透射性材料，因此所發生的灰塵量極低，發生切割損傷，屑片或者材料表面中的裂紋等的可能性也極低。另外，由于沿著通過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞所形成的裂紋區9切割光透射性材料，因此能夠提高切割的方向穩定性，能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，因此能夠增加從1個光透射性材料切割的光透射性材料的數量。其結果，如果依據第2例，能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。

另外，由于通過物理的外力加入或者環境變化等使得在切割對象材料內產生應力，生長所形成的裂紋區9，切割光透射性材料(壓元件晶片31)，因此能夠在所形成的裂紋區9的位置可靠地切割光透射性材料。

另外，由于通過使用加壓滾針36在光透射性材料(壓電元件晶片31)上加入應力，使裂紋區9生長，切割光透射性材料，因此能夠在所形成的裂紋區9的位置更可靠地切割光透射性材料。

另外，在按照每個壓電器件芯片37切割分離形成了多個電路部分39的壓電元件晶片31(光透射性材料)的情況下，由于用聚光用透鏡105把激光L進行聚光，使得聚光點位于與形成在鄰接的電路部分39之間的間隙面臨的晶片部分的內部，生成裂紋區9，因此能夠在形成于鄰接的電路部分39之間的間隙的位置，可靠地切斷壓元件晶片31。

另外，通過光透射性材料(壓電元件晶片31)的移動或者掃描激光使聚光點沿著與激光L的光軸交叉的方向，例如正交的方向移動，沿著聚光點的移動方向連續地形成裂紋區9，能夠進一步提高切割的方向穩定性，能夠更容易地進行切割的方向控制。

另外，在第2例中，由于幾乎沒有發生粉塵的物體，因此不需要用于防止發生粉塵的物體飛散的濕潤清潔水，能夠實現切割工序中的干式工藝。

另外，在第2例中，通過與激光L的非接觸加工實現改質部分(裂紋區9)的形成，因此不會發生由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度的問題。另外在第2例中，如上所述，由于用與激光L的非接觸加工實現改質部分(裂紋區9)的形成，因此沿著沒有完全切斷光透射性材料而切劃光透射性材料那樣的切割圖形切割光透射性材料。本發明不限于上述的第2例，例如，光透射性材料不限于壓電元件晶片31，也可以是半導體晶片、玻璃基板等。還能夠根據切割的光透射性材料的光吸收特性，適宜地選擇激光光源101。另外，在第2例中，作為改質部分使得通過照射激光L形成微小的裂紋區9，但是并不限于這種情況。例如，作為激光光源101通過使用超短脈沖的激光光源(例如毫微微秒(fs)激光器)，能夠形成折射率變化(高折射率)的改質部分，利用這種機械特性的變化，能夠不發生裂紋區9而切割光透射性材料。

另外，在激光加工裝置100中，通過使Z軸載物臺113移動進行激光L的聚光點調整，但是不限于這種情況，也能夠通過使聚光透鏡105沿著激光L的光軸方向移動進行聚光點調整。

另外，在激光加工裝置100中，使得按照所希望的切割圖形移動X軸載物臺109以及Y軸載物臺111，但是并不限于這種情況，也可以按照所希望的切割圖形掃描激光L。

另外，以上是把壓電元件晶片31吸附在吸引夾頭34上以后由加壓滾針36切割壓元件晶片31，但是并不限于這種情況，也可以在用加壓滾針36切割壓電元件晶片31以后，使被切割分離了的壓電器件芯片37吸附在吸引夾頭34上。另外，在使壓電元件晶片31吸附在吸引夾頭34上以后，通過用加壓滾針36切割壓電元件晶片31，用吸引夾頭34覆蓋被切割分離了的壓電器件芯片37的表面，能夠防止在壓電器件芯片37的表面上附著灰塵等。

另外，作為攝影元件121通過使用紅外線用的元件，利用激光L的反射光能夠進行聚光點調整。這種情況下，代替使用分色鏡103，使用半反射鏡，需要在該半反射鏡與激光光源101之間配置抑制對于激光光源101的返回光的光學元件。另外，這時最好把在聚光點調整時從激光光源101出射的激光L的輸出設定為比用于裂紋形成的輸出低的功率值，使得不會由用于進行聚光點調整的激光L在切割對象材料上產生損傷。

從第2例的觀點出發說明本發明的特征以下。

本發明的光透射性材料的切割方法的特征在于具備把從激光光源出射的激光進行聚光使得其聚光點位于光透射性材料的內部，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成改質部分的改質部分形成工序；在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料的切割工序。

在本發明的光透射性材料的切割方法中，在改質部分形成工序中，通過把激光進行聚光使得激光的聚光點位于光透射性材料的內部，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成改質部分。在切割工序中，在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料，使得產生灰塵的量極低，使得發生切割損傷，屑片或者材料表面中的裂紋的可能性也極低。另外，由于在所形成的改質部分的位置切割光透射性材料，因此能夠提高切割的方向穩定性，能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與由金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個光透射性材料切割出的光透射性材料的數量。其結果，如果依據本發明則能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。

另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，由于幾乎沒有發生粉塵的物體，因此不需要用于防止發生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈水，能夠實現切割工序中的干式工序。

另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，由于用與激光的非接觸加工實現改質部分的形成，因此不會產生以往技術那樣的由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工實現改質部分的形成，因此能夠沿著沒有完全切斷光透射性材料的切劃出光透射性材料那樣的切割圖形，切割光透射性材料。

另外，在光透射性材料中，形成多個電路部分，在改質部分形成的工序中，最好把激光進行聚光形成改質部分，使得聚光點位于與鄰接的電路部分之間所形成的間隙面對的光透射性部分的內部。這樣構成的情況下，在鄰接的電路部分之間形成的間隙的位置，能夠可靠地切割光透射性材料。

另外，在改質部分形成工序中，在光透射性材料上照射激光時，最好以在電路部分壓中不照射激光的角度進行聚光。這樣，通過在改質部分形成工序中在光透射性材料上照射激光時，通過以在電路部分中不照射激光的角度把激光進行聚光，能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護電路部分不被激光照射。

另外，在改質部分形成工序中，最好通過使聚光點沿著與激光的光軸正交的方向移動，沿著聚光點的移動方向連續地形成改質部分。這樣，在改質部分形成工序中，通過使聚光點沿著與激光的光軸交叉的方向移動，沿著聚光點的移動方向連續地形成改質部分，能夠更進一步提高切割的方向穩定性，能夠更容易地進行切割的方向控制。

本發明的光透射性材料的切割方法的特征在于具備把從激光光源出射的激光進行聚光使得其聚光點位于光透射性材料的內部，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成裂紋的裂紋形成工序；在所形成的裂紋的位置切割光透射性材料的切割工序。

在本發明的光透射性材料的切割方法中，在裂紋形成工序中，通過把激光進行聚光使得激光的聚光點位于光透射性材料的內部，聚光點中的激光的能量密度超過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成裂紋。在切割工序中，在所形成的裂紋的位置切割光透射性材料，發生灰塵的量極低，發生切割損傷、屑片或者材料表面中的裂紋等的可能性也極低。另外，光透射性材料由于通過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞所形成的裂紋進行切割，因此能夠提高切割的方向穩定性，能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與由金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個光透射性材料切割出的光透射性材料的數量。其結果，如果依據本發明，則能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。

另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，由于幾乎沒有發生粉塵的物體，因此不需要用于防止發生粉塵的物體飛散濕潤洗凈水，因此能夠實現切割工序中的干式工序。

另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，由于用激光的非接觸加工實現裂紋的形成，因此不會像以往技術那樣發生由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發明的光透射性材料的切割方法中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工實現裂紋的形成，因此能夠沿著沒有完全切割光透射性材料的切劃出光透射性材料的切割圖形，切割光透射性材料。

另外，在切割工序中，最好通過使所形成的裂紋生長，切割光透射性材料。這樣，在切割工序中，通過使所形成的裂紋生長切割光透射性材料，能夠在所生成的裂紋的位置可靠地切割光透射性材料。

另外，在切割工序中，通過使用按壓構件在光透射性材料上加入應力，使裂紋生長，切割光透射性材料最好。這樣，通過在切割工序中使用按壓構件在光透射性材料上加入應力，使裂紋生長，切割光透射性材料，能夠在裂紋的位置更進一步可靠地切割光透射性材料。

本發明的光透射性材料的切割裝置的特征在于具備激光光源；保持光透射性材料的保持裝置；把從激光光源出射的激光進行聚光使得其聚光點位于光透射性材料的內部的光學元件；在僅在光透射性材料的內部中的激光的聚光點及其附近形成的改質部分的位置切割光透射性材料的切割裝置。

在本發明的光透射性材料的切割裝置中，通過用光學元件把激光進行聚光使得激光的聚光點位于光透射性材料的內部，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近的形成改質部分。而且，切割裝置由于在僅在光透射性材料的內部中的激光的聚光點及其附近形成的改質部分的位置切割光透射性材料，因此能夠沿著所形成的改質部分可靠地切割光透射型材料，發生粉塵量極低，發生切割損傷、屑片或者材料表面的裂紋等的可能性也極低。另外，由于沿著改質部分切割光透射性材料，因此能夠提高切割的方向穩定性，能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個光透射性材料切割出的光透射性材料的數量。其結果，如果依據本發明，能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。

另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，由于幾乎沒有發生粉塵的物體，因此不需要用于防止發生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈水，能夠實現切割工序中的干式工序。

另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，由于用激光的非接觸加工形成改質部分，因此不會像以往技術那樣發生由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工形成改質部分，因此能夠沿著沒有完全切斷光透射性材料的切劃出光透射性材料的切割圖形，切割光透射性材料。

本發明的光透射性材料的切割裝置的特征在于具備激光光源；保持光透射性材料的保持裝置；把從激光光源出射的激光進行聚光使得其聚光點位于光透射性材料的內部的光學元件；在僅在光透射性材料的內部中的激光的聚光點及其附近形成的裂紋生長，切割光透射性材料的切割裝置。

在本發明的光透射性材料的切割裝置中，通過用光學元件把激光進行聚光使得激光的聚光點位于光透射性材料的內部，聚光點中的激光的能量密度超過光透射性材料的光損傷或者光絕緣破壞的閾值，僅在光透射性材料的內部中的聚光點及其附近形成裂紋。而且，切割裝置由于使僅在光透射性材料的內部中的激光的聚光點及其附近形成的裂紋生長，切割光透射性材料，因此能夠沿著通過光透射型材料的光損傷或者光絕緣破壞形成的裂紋可靠地切割光透射型材料，粉塵發生量極低，發生切割損傷、屑片或者材料表面的裂紋等的可能性也極低。另外，由于沿著裂紋切割光透射性材料，因此能夠提高切割的方向穩定性，能夠容易地進行切割方向的控制。另外，與用金剛石刀進行的切割相比較，能夠減小切割寬度，能夠增加從1個光透射性材料切割出的光透射性材料的數量。其結果，如果依據本發明，能夠極其容易而且適宜地切割光透射性材料。

另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，由于幾乎沒有發生粉塵的物體，因此不需要用于防止發生粉塵的物體飛散的濕潤洗凈水，能夠實現切割工序中的干式工序。

另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，由于用激光的非接觸加工形成裂紋，因此不會像以往技術那樣發生由金剛石刀進行的切割中的刀片的耐久性、交換頻度等問題。另外，在本發明的光透射性材料的切割裝置中，如上述那樣由于用激光的非接觸加工形成裂紋，因此能夠沿著沒有完全切斷光透射性材料的切劃出光透射性材料的切割圖形，切割光透射性材料。

另外，切割裝置最好具有用于在光透射性材料上加入應力的按壓構件。這樣，通過切割裝置具有用于在光透射性材料上加入應力的按壓構件，能夠通過該按壓構件在光透射性材料上加入應力使裂紋生長，能夠在所形成裂紋的位置更可靠地切割光透射性材料。

另外，光透射性材料是在其表面形成了多個電路部分的光透射性材料，光學元件最好把激光進行聚光，使得聚光點位于與相鄰的電路部分之間形成的間隙面對的光透射性材料部分的內部。在這樣構成的情況下，能夠在相鄰的電路部分之間形成的間隙的位置，可靠地切割光透射性材料。

另外，光學元件最好以在電路部分中不照射激光的角度把激光進行聚光。這樣，通過光學元件以在電路部分中不照射激光的角度把激光進行聚光，能夠防止激光入射到電路部分中，能夠保護電路部分不被照射激光。

另外，最好還具備用于使聚光點沿著與激光的光軸正交的方向移動的聚光點移動裝置。這樣，通過進一步具備用于使聚光點沿著與激光的光軸正交的方向移動的聚光點移動裝置，能夠沿著聚光點的移動方向連續地形成裂紋，能夠進一步提高切割的方向穩定性，能夠更容易地進行切割方向控制。

[第3例]

說明本實施形態的第3例。第3例以及在后面說明的第4例使采用了線偏振光的激光的線偏振光的朝向沿著加工對象物的切割預定線，通過在加工對象物上照射激光，在加工對象物中形成改質區。由此，在激光是脈沖激光的情況下，在1個脈沖的沖擊(即1個脈沖的激光照射)形成的改質點中，能夠相對地加大沿著切割預定線方向的尺寸。本發明者們通過實驗確認了這一點。實驗條件如下。

(A)加工對象物：硼硅酸玻璃晶片(厚度700μm，厚度4英寸)

(B)激光器

光源：半導體激光激勵Nd：YAG激光器

波長：1064nm

激光點截面積：3.14×10^－8cm²

振蕩形態：Q開關脈沖

重復頻率：100kHz

脈沖寬度：30ns

輸出：輸出＜1mJ/脈沖

激光品質：TEM₀₀

偏振光特性：線偏振光

(C)聚光用透鏡

倍率：50倍

NA：0.55

對于激光波長的透射率：60％

(D)放置加工對象物的載置臺的移動速度：100mm/秒

在作為加工對象物的樣品1、2的每一個中，在加工對象物的內部對準聚光點，使脈沖激光發生1個脈沖沖擊，在加工對象物的內部形成由多光子吸收產生的裂紋區。在樣品1中照射了線偏振光的脈沖激光，在樣品2中照射了圓偏振光的脈沖激光。

圖33示出了樣品1的平面的照片，圖34示出了樣品2的平面的照片。這些平面是脈沖激光的入射面209。符號LP模式地示出線偏振光，符號CP模式地示出圓偏振光。而且，圖35模式地示出沿著圖33所示的樣品1的XXXV—XXXV線的剖面圖。圖36模式地示出沿著樣品2的XXXVI—XXXVI線的剖面圖。在作為加工對象物的玻璃晶片211的內部形成著裂紋點90。

如圖35所示，在脈沖激光是線偏振光的情況下，用1個脈沖的沖擊形成的裂紋點90的尺寸在沿著線偏振光的朝向的方向相對加大。這一點示出沿著該方向促進裂紋點90的形成。另一方面，如圖36所示，在脈沖激光是圓偏振光的情況下，用1個脈沖的沖擊形成的裂紋點90的尺寸不沿著特別的方向加大。長度成為最大的方向的裂紋點90的尺寸樣品1比樣品2大。

該實驗結果說明能夠有效地形成沿著切割預定線的裂紋區。圖37以及圖38是沿著加工對象物的切割預定線形成的裂紋區的平面圖。通過沿著切割預定線5形成多個用1個脈沖的沖擊形成的裂紋點39，形成沿著切割預定線5的裂紋區9。圖37示出使得脈沖激光的線偏振光的方向沿著切割預定線5那樣，照射脈沖激光所形成的裂紋區9。通過促進沿著切割預定線5的方向促進裂紋點90的形成，該方向的尺寸成為比較大。由此，能夠以較少的沖擊數形成沿著切割預定線5的裂紋區9。另一方面，圖38示出使得脈沖激光的線偏振光的方向與切割預定線正交，照射脈沖激光所形成的裂紋區9。由于裂紋點90沿著切割預定線5的方向的尺寸比較小，因此與圖37的情況相比，用于形成裂紋區9的沖擊數增多。從而，圖37所示的本實施形態的裂紋區的形成方法能夠比圖38所示的方法更有效地形成裂紋區。

另外，圖38所示的方法由于使脈沖激光的線偏振光的方向與切割預定線5正交照射脈沖激光，因此在切割預定線5的寬度方向促進形成沖擊時所形成的裂紋點90。從而，如果裂紋點90向切割預定線5的寬度方向的延伸過大，則不能夠沿著切割預定線5精密地切割加工對象物。與此不同，在圖37所示的本實施形態的方法中，由于沖擊時所形成的裂紋點90在沿著切割預定線5的方向以外的方向基本上不延伸，因此能夠進行加工對象物的精密切割。

另外，以線偏振光的情況說明了改質區的尺寸中預定方向的尺寸相對較大的情況，而即使在橢圓偏振光的情況下可以說也是相同的。即，如圖39所示，沿著表示激光的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸b方向促進裂紋點90的形成，能夠形成沿著該方向的尺寸相對大的裂紋點90。從而，如果使得表示成為1以外橢圓率的橢圓偏振光的激光的橢圓偏振光的橢圓的長軸沿著加工對象物的切割預定線那樣形成裂紋區，則產生與線偏振光的情況相同的效果。另外，所謂橢圓率是短軸a的長度的一半/長軸b的長度的一半。橢圓率越小，裂紋點90沿著長度的方向的尺寸越大。線偏振光是橢圓率為0的橢圓偏振光。橢圓率為1成為圓偏振光，不能夠相對地加大裂紋區的預定方向的尺寸。從而，在本實施形態中不包括橢圓率為1的情況。

在裂紋區的情況下說明了改質區的尺寸中預定方向的尺寸相對加大的情況，而在熔融處理區或者折射率變化區中可以說也是相同的。另外，說明了脈沖激光，而對于連續波激光可以說也是相同的。以上這些在后面所述的第4例中也相同。

其次，說明本實施形態的第3例中的激光加工裝置。圖40是該激光加工裝置200的概略結構圖。對于激光加工裝置200以與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100的不同點為中心進行說明。激光加工裝置200具備調節從激光光源101出射的激光L的偏振光的橢圓率的橢圓率調節單元201，把從橢圓率調節單元201出射的激光L的偏振光旋轉調節大致90°的90°旋轉調節單元203。

橢圓率調節單元201包括圖41所示1/4波長板207。1/4波長板207通過改變方位角θ能夠調節橢圓偏振光的橢圓率。即，如果在1/4波長板207上入射例如線偏振光LP的入射光，則透射光成為預定橢圓率的橢圓偏振光EP。所謂方位角是橢圓的長軸與X軸構成的角度。如上述那樣在本實施形態中，橢圓率適用1以外的數字。由橢圓率調節單元201能夠使激光L的偏振光成為具有所希望的橢圓率的橢圓偏振光EP。考慮加上加工對象物1的厚度、材質等調節橢圓率。

在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，由于從激光光源101出射的激光L是線偏振光LP，因此橢圓率調節單元201調節1/4波長板207的方位角θ使得激光L保持線偏振光LP的狀態不變，通過1/4波長板。另外，由于從激光光源101出射線偏振光的激光L，因此在加工對象物1的激光照射中只是利用了線偏振光LP的激光時，不需要橢圓率調節單元201。

90°旋轉調節單元203包括圖42所示的1/2波長板205。1/2波長板205是產生對于線偏振光的入射光正交的偏振光的波長板。即，如果在1/2波長板205上入射例如方位角45°的線偏振光LP₁的入射光，則透射光成為對于入射光LP₁旋轉90°的線偏振光LP₂。90°旋轉調節單元203在使從橢圓率調節單元201出射的激光L的偏振光旋轉90°的情況下，進行使1/2波長板205配置在激光L的光軸上的動作。另外，90°旋轉調節單元203在不使從橢圓率調節單元201出射的激光L的偏振光旋轉的情況下，進行使1/2波長板205配置在激光L的光路以外(即，激光L不透過1/2波長板205)的動作。

分色鏡103配置成使得入射由90°旋轉調節單元203把偏振光進行了90°旋轉調節或者沒有進行旋轉調節的激光，并且把激光的光軸的朝向改變90°。激光加工裝置200具備用于以加工對象物1的厚度方向為軸使載置臺107的X—Y平面旋轉的θ軸載物臺213。載物臺控制單元115除去載物臺109、111、113的移動控制以外，還控制載物臺213的移動。

其次，使用圖40以及圖43，說明本實施形態的第3例的激光加工方法。圖43是用于說明本激光加工方法的流程圖。加工對象物1是硅晶片。步驟S101～步驟S111與圖15所示的第1例相同。

由橢圓率調節單元201調節從激光光源101出射的線偏振光LP的激光L的橢圓率(S121)。在橢圓率調節單元201中通過改變1/4波長板的方位角θ，能夠得到具有所希望橢圓率的橢圓偏振光EP的激光L。

首先，由于沿著Y軸方向把加工對象物1進行加工，因此調節成表示激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸與沿著加工對象物1的Y軸方向延伸的切割預定線5的方向一致(S123)。通過使θ軸載物臺213旋轉實現該調節。從而，θ軸載物臺213起到長軸調節裝置或者線偏振光調節裝置的功能。

由于沿著Y軸方向把加工對象物1進行加工，因此90°旋轉調節單元203進行不使激光L的偏振光旋轉的調節(S125)。即，進行使1/2波長板配置在激光L的光路以外的動作。

從激光光源101發生激光L，把激光L照射在沿著加工對象物1的表面3的Y軸方向延伸的切割預定線5上。圖44是加工對象物1的平面圖。在加工對象物1上照射激光L，使得表示激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸沿著加工對象物1的最右端的切割預定線5。激光L的聚光點P由于位于加工對象物1的內部，因此僅在加工對象物1的內部形成熔融處理區。沿著切割預定線5使Y軸載物臺111移動，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區。

而且，使X軸載物臺109移動，在相鄰的切割預定線5上照射激光L，與上述相同，沿著相鄰的切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區。通過反復進行以上動作，從右側開始順序地沿著各條切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區(S127)。另外，在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，成為圖45所示。即，使得激光L的線偏振光LP的朝向沿著加工對象物1的切割預定線5那樣，在加工對象物1上照射激光L。

其次，由90°旋轉調節單元203進行使1/2波長板205(圖42)配置在激光的光軸上的動作。由此，進行使從橢圓率調節單元201出射的激光的偏振光旋轉90°的調節(S129)。

其次，從激光光源101發生激光L，把激光L照射在沿著加工對象物1的表面3的X軸方向延伸的切割預定線5上。圖46是加工對象物1的平面圖。在加工對象物1上照射激光L，使得表示激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸沿著加工對象物1的最下端的切割預定線5。激光L的聚光點P由于位于加工對象物1的內部，因此僅在加工對象物1的內部形成熔融處理區。沿著切割預定線5使X軸載物臺109移動，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區。

而且，使Y軸載物臺111移動，在正上方的切割預定線5上照射激光L，與上述相同，沿著相鄰的切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區。通過反復進行以上動作，從下側開始順序地沿著各條切割預定線在加工對象物1的內部形成熔融處理區(S131)。另外，在加工對象物1上照射線偏振光LP的激光L的情況下，成為圖47所示。

接著，通過沿著切割預定線5彎曲加工對象物1，切割加工對象物1(S133)。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。

說明第3例的效果。如果依據第3例，則如圖44以及圖46所示，在加工對象物1上照射脈沖激光L，使得表示脈沖激光L的橢圓偏振光EP的橢圓的長軸的方向沿著切割預定線5。這樣由于裂紋點沿著切割預定線5的方向的尺寸比較大，因此能夠用較少的沖擊數形成沿著切割預定線5的裂紋區。這樣由于在第3例中能夠有效地形成裂紋區，因此能夠提高加工對象物1的加工速度。另外，由于在沖擊時所形成的裂紋點在沿著切割預定線5的方向以外的方向幾乎不延伸，因此能夠沿著切割預定線5精密地切割加工對象物1。這些效果在后面說明的第4例中也相同。

[第4例]

對于本實施形態的第4例以與第3例的不同點為中心進行說明。圖48是該激光加工裝置300的概略結構圖。在激光加工裝置300的構成要素中，對于與圖40所示的第3例中的激光加工裝置200的構成要素相同的要素通過標注相同的符號省略其說明。

激光加工裝置300中沒有設置第3例的90°旋轉調節單元203。通過θ軸載物臺213，能夠以加工對象物1的厚度方向為軸旋轉載置臺107的X—Y平面。由此，能夠進行使從橢圓率調節單元201出射的激光L的偏振光相對地旋轉90°的調節。

作為本實施形態的第4例中的激光加工方法。在第4例中也進行圖43所示的第3例中的激光加工方法的步驟S101～步驟S123的動作。在第4例中由于沒有設置90°旋轉調節單元203，因此不進行后面的步驟S125的動作。

步驟S123以后，進行步驟S127的動作。通過至此為止的動作，在第4例中也能夠與第3例相同，如圖44那樣把加工對象物1進行加工。然后，載物臺控制單元115進行使θ軸載物臺213旋轉90°的控制。通過該θ軸載物臺213的旋轉，加工對象物1在X—Y平面中旋轉90°。由此，如圖49所示，能夠沿著與已經結束了改質區形成工序的切割預定線5相交叉的切割預定線，對準橢圓偏振光EP的長軸。

而且，與步驟S127相同，通過在加工對象物1上照射激光L，從右側開始順序地沿著各條切割預定線5在加工對象物1的內部形成熔融處理區。最后，與步驟S133相同，切割加工對象物1，把加工對象物1分割成硅芯片。

在以上說明的本實施形態的第3例以及第4例中，說明了由多光子吸收產生的改質區形成。但是，本發明也可以不形成由多光子吸收產生的改質區，使得表示橢圓偏振光的橢圓的長軸方向沿著加工對象物的切割預定線那樣，通過在加工對象物的內部對準聚光點在加工對象物上照射激光，切割加工對象物。由此，能夠沿著切割預定線有效地切割加工對象物。

[第5例]

本實施形態的第5例以及在后面說明的第6以及第7例通過調節脈沖激光的功率大小或者包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小，控制改質點的尺寸。所謂改質點，是用脈沖激光的1個脈沖的沖擊(即1個脈沖的激光照射)所形成的改質部分，通過匯集改質點構成改質區。以裂紋點為例說明改質點的尺寸控制的必要性。

如果裂紋點過大，則沿著切割預定線的加工對象物的切割精度下降，另外，切割面的平坦性惡化。使用圖50～圖55說明這一點。圖50是使用了本實施形態的激光加工方法比較大地形成了裂紋點時的加工對象物1的平面圖。圖51是沿著圖50的切割預定線5上的LI—LI切割了的剖面圖。圖52、圖53、圖54分別是沿著與圖50的切割預定線5正交的LII—LII、LIII—LIII、LIV—LIV切割了的剖面圖。從這些圖可知，如果裂紋點90過大，則裂紋點90的大小的分散性也增大。從而，如圖55所示那樣沿著切割預定線5的加工對象物1的切割的精度惡化。另外，由于加工對象物1的切割面43的凹凸增大因此切割面43的平坦性惡化。與此不同，如圖56所示，如果使用本實施形態的激光加工方法比較小地(例如20μm以下)形成裂紋點90，則能夠均勻地形成裂紋點90，而且能夠控制裂紋點90從切割預定線的方向偏離的方向的寬度。從而，如圖57所示那樣，能夠提高沿著切割預定線5的加工對象物1的切割精度或者切割面43的平坦性。

這樣如果裂紋點過大，則不能夠進行可以得到沿著切割預定線的精密的切割或者平坦的切割面的切割。但是，對于厚度大的加工對象物，如果裂紋點過小，則難以進行加工對象物的切割。

說明如果依據本實施形態則能夠控制裂紋點的尺寸。如圖7所示，在峰值功率密度相同的情況下，聚光用透鏡的倍率為100，NA為0.8時的裂紋點的尺寸比聚光用透鏡的倍率為50，NA為0.55時的裂紋點的尺寸小。峰值功率密度如在前面說明過的那樣，由于與激光的每一個脈沖的功率，即脈沖激光的功率成比例，因此所謂峰值功率密度相同意味著激光的功率相同。這樣，在激光的功率相同而且光束點截面積相同的情況下，能夠進行控制使得如果加大聚光用透鏡的數值孔徑(減小)，則能夠減小(加大)裂紋點的尺寸。

另外，即使聚光用透鏡的數值孔徑相同，也能夠進行控制使得如果減小激光的功率(峰值功率密度)則減小裂紋點的尺寸，如果加大激光的功率則加大裂紋點的尺寸。

由此，如從圖7所示的曲線所知，通過加大聚光用透鏡的數值孔徑或者減小激光的功率，能夠把裂紋點的尺寸控制為較小信號。反之，通過減小聚光用透鏡的數值孔徑或者加大激光的功率，則能夠把裂紋點的尺寸控制為較大。

使用附圖進一步說明裂紋點尺寸的控制。圖58所示的例子是使用預定的數值孔徑的聚光用透鏡，把脈沖激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。區域41是成為通過該激光照射引起多光子吸收的閾值以上的電場強度的區域。圖59是由該激光L的照射產生的多光子吸收為原因所形成的裂紋點90的剖面圖。另一方面，圖60所示的例子是使用比圖58所示的例子大的數值孔徑的聚光用透鏡把激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。圖61是由該激光L的照射產生的多光子吸收為原因所形成的裂紋點90的剖面圖。裂紋點90的高度h依賴于區域41的加工對象物1的厚度方向中的尺寸，裂紋點90的寬度w依賴于與區域41的加工對象物1的厚度方向正交方向的尺寸。即，如果減小區域41的這些尺寸則能夠減小裂紋點90的高度h或者寬度w，如果加大這些尺寸則能夠加大裂紋點90的高度h或者寬度。如果把圖59與圖61進行比較則可知，在激光的功率相同的情況下，能夠控制成通過加大(減小)聚光用透鏡的數值孔徑，則能夠減小(加大)裂紋點90的高度h或者寬度w的尺寸。

進而，圖62所示的例子是把比圖58所示的例子小的功率的脈沖激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。在圖62所示的例子中，由于減小激光的功率，因此區域41的面積也比圖58所示的區域41減小。圖63是由該激光的照射產生的多光子吸收為原因所形成裂紋點90的剖面圖。從圖59與圖63的比較可知，在聚光用透鏡的數值孔徑相同的情況下，能夠控制成如果減小(加大)激光的功率則減小(加大)裂紋點90的高度h或者寬度w的尺寸。

進而，圖64所示的例子是把比圖60所示的例子小的功率的脈沖激光L聚光在內部的加工對象物1的剖面圖。圖65是通過該激光L的照射因多光子吸收所形成的裂紋點90的剖面圖。由圖59和圖65的比較可知，能夠控制成如果加大(減小)聚光用透鏡的數值孔徑且減小(加大)激光的功率，能夠控制裂紋點90的高度h和寬度w的尺寸。

而表示成為能夠形成裂紋點的電場強度的閾值以上的電場強度的區域的區域41限定在聚光點P及其附近的理由如下。本實施形態由于利用高光束品質的激光光源，因此激光的聚光性高而且能夠聚光到激光的波長左右。從而，由于該激光的峰值形狀成為高斯分布，因此成為電場強度在光束的中心最強，隨著離開中心的距離加大強度降低的分布。在把激光實際上用聚光用透鏡聚光的過程中，基本上在高斯分布的狀態下聚光。從而，區域41限定在聚光點P及其附近。

如以上那樣，如果依據本實施形態則能夠控制裂紋點的尺寸。裂紋點的尺寸考慮精密切割程度的要求，切割面中的平坦性程度的要求，加工對象物的厚度大小而決定。另外，裂紋點的尺寸還能夠考慮加工對象物的材質決定。如果依據本實施形態，則由于能夠控制改質點的尺寸，因此對于厚度比較小的加工對象物通過減小改質點，能夠沿著切割預定線精密地切割，而且，能夠進行切割面的平坦性出色的切割。另外，通過加大改質點，在厚度比較大的加工對象物中也能夠進行切割。

另外，例如加工對象物的結晶方位根據具體原因，在加工對象物物中有時存在切割容易的方向和切割困難的方向。在這樣的加工對象物的切割中，例如，如圖56以及圖57所示，減小沿著切割容易的方向形成的裂紋點90的尺寸。另一方面，如圖57以及圖66所示，在與切割預定線5正交的切割預定線的方向是切割困難的方向的情況下，加大沿著該方向形成的裂紋點90的尺寸。另外，圖66是沿著LXVI—LXVI線切割了圖57所示的加工對象物1的圖。從而，在切割容易的方向能夠得到平坦的切割面，另外在切割困難的方向也能夠進行切割。

以上在裂紋點情況下說明了能夠進行改質點尺寸的控制，而在熔融處點或者折射率變化點的情況下可以說也是相同的。脈沖激光的功率例如既能夠用每一個脈沖的功率(J)表示，也能夠用作為在每一個脈沖的功率上乘以激光的頻率的值的平均輸出(W)表示。以上各點在后面說明的第6例以及第7例中也相同。

說明本實施形態的第5例中的激光加工裝置。圖67是該激光加工裝置400的概略結構圖。對于激光加工裝置400，以與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100的不同點為中心舉行說明。

激光加工裝置400具備調節從激光光源101出射的激光L的功率的功率調節單元401。功率調節單元401例如具備多個ND(中密度)濾光片和使各個ND濾光片移動到對于激光L的光軸垂直的位置或者移動到激光L的光路以外的機構。ND濾光片是不改變功率的相對分光分布而減弱光的強度的濾光片。多個ND濾光片的各個減光率不同。功率調節單元401通過多個ND濾光片的某一個或者把它們組合起來，調節從激光光源101出射的激光L的功率。即，使多個ND濾光片的減光率相同，功率調節單元401通過改變移動到對于激光L的光軸垂直配置的ND濾光片的個數，能夠調節從激光光源101出射的激光L的功率。

另外，功率調節單元401還可以具備對于線偏振光的激光L的光軸配置為垂直的偏振光濾光片，以激光L的光軸為中心使偏振光濾光片旋轉所希望角度的機構。在功率調節單元401中通過以光軸為中心使偏振光濾光片旋轉所希望的角度，調節從激光光源101出射的激光L的功率。

另外，通過用作為驅動電流控制裝置一例的激光光源控制單元102控制激光光源101的激勵用半導體激光器的驅動電流，也能夠調節從激光光源101出射的激光L的功率。從而，激光功率能夠由功率調節單元401以及激光控制單元102的至少一方進行調節。如果僅用激光光源控制單元102進行的激光L的功率調節就能夠使改質區的尺寸達到所希望的值，則就不需要功率調節單元401。以上所說的功率調節通過激光加工裝置的操作者在后面說明的總體控制單元127中使用鍵盤等輸入功率大小進行。

激光加工裝置400還具備入射由功率調節單元401調節了功率的激光而且配置成使得激光的光軸的朝向改變90°的分色鏡103；包括多個把由分色鏡103反射了的激光聚光的聚光用透鏡的透鏡選擇機構403；控制透鏡選擇機構403的透鏡選擇機構控制單元405。

透鏡選擇機構403具備聚光用透鏡105a、105b、105c，以及支撐這些透鏡的支撐板407。包括聚光用透鏡105a的光學系統的數值孔徑，包括聚光用透鏡105b的光學系統的數值孔徑，包括聚光用透鏡105c的光學系統的數值孔徑分別不同。透鏡選擇機構403根據來自透鏡選擇機構控制單元405的信號，通過使支撐板407旋轉，從聚光用透鏡105a、105b、105c中把所希望的聚光用透鏡配置在激光的光軸上。即，透鏡選擇結構403是旋轉器式。

另外，安裝在透鏡選擇機構403中的聚光用透鏡的個數不限于3個，也可以是除此以外的數量。激光加工裝置的操作者在后面說明的總體控制單元127中通過使用鍵盤等輸入數值孔徑的大小或者選擇聚光用透鏡105a、105b、105c中的哪一個的指示，進行聚光用透鏡的選擇，即數值孔徑的選擇。

在激光加工裝置400的載置臺107中，放置照射由聚光用透鏡105a～105c中配置在激光L的光軸上的聚光用透鏡聚光了的激光的加工對象物1。

總體控制單元127與功率調節單元401電連接。圖67省略了該圖示。通過在總體控制單元127中輸入功率的大小，總體控制單元127控制功率調節單元401，由此調節功率。

圖68是示出總體控制單元127的一個例子的一部分的框圖。總體控制單元127具備尺寸選擇單元411，相關關系存儲單元413以及圖像生成單元415。在尺寸選擇單元411中，激光加工裝置的操作者使用鍵盤等輸入脈沖激光的功率的大小或者包括聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的大小。在該例中，代替直接輸入數值孔徑的大小，也可以進行選擇聚光用透鏡105a、105b、105c的某一個的輸入。這種情況下，在總體控制單元127中預先登錄著聚光用透鏡105a、105b、105c的各個數值孔徑，包括所選擇的聚光用透鏡的光學系統的數值孔徑的數據自動地輸入到尺寸選擇單元411中。

在相關關系存儲單元413中，預先存儲著脈沖激光的功率的大小和數值孔徑大小的組與改質點的尺寸的相關關系。圖69是示出該相關關系的表的一例。在該例中，在數值孔徑的欄目中對于聚光用透鏡105a、105b、105c的每一個，登錄著包括這些透鏡的光學系統的數值孔徑。在功率的欄目中登錄著由功率調節單元401調節的脈沖激光的功率的大小。在尺寸的欄目中登錄著通過相對應的組的功率與數值孔徑的組合所形成的改質點的尺寸。例如，在功率為1.24×10¹¹(W/cm²)，數值孔徑為0.55所形成的改質點的尺寸是120μm。該相關關系的數據例如能夠在激光加工之前通過進行在圖58～圖65中說明過的實驗得到。

通過在尺寸選擇單元411中輸入功率的大小以及數值孔徑的大小，尺寸選擇單元411從相關關系存儲單元413選擇與這些大小相同的值的組，把與該組相對應的尺寸的數據傳送到監視器129。

與由尺寸選擇單元411選擇的組相對應的尺寸的數據從尺寸選擇單元411傳送到圖像生成單元415。圖像生成單元415根據該尺寸的數據生成該尺寸的改質點的圖像數據，傳送到監視器129。由此，在監視器129中還顯示改質點的圖像。從而，能夠在激光加工之前了解改質點的尺寸或者改質點的形狀。

能夠固定功率的大小，使數值孔徑的大小可變。這種情況的表如圖70所示。例如，把功率固定為1.49×10¹¹(W/cm²)，在數值孔徑為0.55時所形成的改質點的尺寸是150μm。另外，也能夠固定數值孔徑的大小，使功率的大小可變。這種情況下的表如圖71所示。例如，把數值孔徑固定為0.8，功率為1.19×10¹¹(W/cm²)時所形成的改質點的尺寸是30μm。

其次，使用圖67說明本實施形態的第5例中的激光加工方法。加工對象物1是硅晶片。在第5例中，與圖15所示的第1例中的加工方法相同，進行步驟S101～步驟S111的動作。

在步驟S111以后，如上述說明的那樣，把功率以及數值孔徑的大小輸入到總體控制單元127中。根據所輸入的功率的數據，由功率調節單元401調節激光L的功率。根據所輸入的數值孔徑的數據，經過透鏡選擇機構控制單元405，通過透鏡選擇機構403選擇聚光用透鏡調節數值孔徑。另外，這些數據輸入到總體控制單元127的尺寸選擇單元411(圖68)中。由此，在監視器129上顯示通過1個脈沖的激光L的照射在加工對象物1的內部形成的熔融處理點的尺寸以及熔融處理點的形狀。

而且，與圖15所示的第1例中的激光加工方法相同，進行步驟S113～步驟S115的動作。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。

[第6例]

其次，對于本實施形態的第6例，以與第5例的不同點為中心進行說明。圖72是該激光加工裝置500的概略結構圖。激光加工裝置500的構成要素中，對于與圖67所示的第5例中的激光加工裝置400的構成要素相同的要素通過標注相同的符號，省略其說明。

激光加工裝置500在功率調節單元401與分色鏡103之間的激光的光軸上配置著光束擴展器501。光束擴展器501是倍率可變的，由光束擴展器501進行調節使得激光的光束直徑加大。光束擴展器501是數值孔徑調節裝置的一個例子。另外，激光加工裝置500代替透鏡選擇機構403具備1個聚光用透鏡105。

激光加工裝置500的動作與第5例的激光加工裝置的動作的不同點是根據輸入到總體控制單元127中的數值孔徑的大小的數值孔徑的調節。以下，說明這一點。總體控制單元127與光束擴展器501電連接。圖72省略了該圖示。通過在總體控制單元127中輸入數值孔徑的大小，總體控制單元127進行改變光束擴展器501的倍率的控制。由此，調節入射到聚光用透鏡105中的激光的光束直徑的擴大率。從而，即使聚光用透鏡105是1個，也能夠進行加大包括聚光用透鏡105的光學系統的數值孔徑的調節。使用圖73以及圖74說明這一點。

圖73示出沒有配置光束擴展器501時的由聚光用透鏡105進行的激光的聚光。另一方面，圖74示出配置著光束擴展器501時的由聚光用透鏡105進行的激光的聚光。如果把圖73與圖74進行比較則可知，如果以沒有配置光束擴展器501時的包括聚光用透鏡105的光學系統的數值孔徑為基準，則在第6例中能夠調節使得加大數值孔徑。

[第7例]

其次，對于本實施形態的第7例，以與第5例以及第6例的不同點為中心進行說明。圖75是該激光加工裝置600的概略結構圖。在激光加工裝置600的構成要素中，對于與第5例以及第6例中的激光加工裝置的構成要素相同的要素通過標注相同的符號省略其說明。

激光加工裝置600代替光束擴展器501，在分色鏡103與聚光用透鏡105之間的激光L的光軸上配置著可變光闌601。通過改變可變光闌601的開口的大小調節聚光用透鏡105的有效直徑。可變光闌601是數值孔徑調節裝置的一個例子。另外，激光加工裝置600具備進行改變可變光闌601的開口大小的可變光闌控制單元603。可變光闌控制單元603由總體控制單元127進行控制。

激光加工裝置600的動作與第5例以及第6例的激光加工裝置的動作的不同點是根據輸入到總體控制單元127的數值孔徑大小的數值孔徑的調節。激光加工裝置600根據所輸入的數值孔徑的大小通過改變可變光闌601的開口的大小，進行縮小聚光用透鏡105的有效直徑的調節。由此，即使聚光用透鏡105是1個，也能夠進行調節使得減小包括聚光用透鏡105的光學系統的數值孔徑。使用圖76以及圖77說明這一點。

圖76示出沒有配置可變光闌時的由聚光用透鏡105進行的激光L的聚光。另一方面，圖77示出配置著可變光闌601時的由聚光用透鏡105進行的激光L的聚光。如果把圖76以及圖77進行比較則可知，如果以沒有配置可變光闌時的包括聚光用透鏡105的光學系統的數值孔徑為基準，則能夠像在第3例中減小數值孔徑那樣進行調節。

其次，說明本實施形態的第5例～第7例的變形例。圖78是在本實施形態的激光加工裝置的變形例中具備的總體控制單元127的框圖。總體控制單元127具備功率選擇單元417以及相關關系存儲單元413。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖17所示的相關關系的數據。激光加工裝置的操作者通過鍵盤等在功率選擇單元417中輸入改質點所希望的尺寸。改質點的尺寸考慮加工對象物的厚度或者材質等決定。通過該輸入，功率選擇單元417從相關關系存儲單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對應的功率，把該功率的數據傳送到功率調節單元401。由此，通過在調節為該功率大小的激光加工裝置中進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質點。該功率大小的數據還傳送到監視器129，顯示功率的大小。在該例中，數字孔徑固定而功率可變。另外，與輸入的尺寸相同的值的尺寸沒有存儲在相關關系存儲單元413中的情況下，向功率調節單元401以及監視器129發送與最接近的值的尺寸相對應的功率的數據。這一點在以下說明的變形例中也相同。

圖79是本實施形態的激光加工裝置的其它變形例中具備的總體控制單元127的框圖。總體控制單元127具備數值孔徑選擇單元419以及相關關系存儲單元413。與圖78的變形例的不同之點在于不是選擇功率而是選擇數值孔徑。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖70所示的數據。激光加工裝置的操作著通過鍵盤等在數值孔徑選擇單元419中輸入改質點的所希望的尺寸。由此，數值孔徑選擇單元419從相關關系存儲單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對應的數值孔徑，把該數據孔徑的數據傳送到透鏡選擇機構控制單元405，光束擴展器501或者可變光闌控制單元603。由此，通過在調節為該數值孔徑的大小的激光加工裝置中進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質點。該數值孔徑的大小的數據還傳送到監視器129，顯示數值孔徑的大小。在該例中，功率固定而數值孔徑可變。

圖80是本實施形態的激光加工裝置的又一個變形例中具備的總體控制單元127的框圖。總體控制單元127具備組選擇單元421以及相關關系存儲單元413。與圖78以及圖79的例子的不同之點是選擇功率以及數值孔徑的雙方。在相關關系存儲單元413中預先存儲著圖69的功率以及數值孔徑的組與尺寸的相關關系的數據。激光加工裝置的操作者通過鍵盤等在組選擇單元421中輸入改質點的所希望的尺寸。由此，組選擇單元421從相關關系存儲單元413選擇與該尺寸相同的值的尺寸相對應的功率以及數值孔徑的組。所選擇的組的功率的數據傳送到功率調節單元401。另一方面，所選擇的組的數值孔徑的數據傳送到透鏡選擇機構控制單元405，光束擴展器501或者可變光闌控制單元603。從而，通過在調節為該組的功率以及數值孔徑的大小的激光加工裝置中進行激光加工，能夠形成所希望尺寸的改質點。該組的功率以及數值孔徑的大小的數據還傳送到監視器219，顯示功率以及數值孔徑的大小。

如果依據這些變形例，則能夠控制改質點的尺寸。從而，通過縮小改質點的尺寸，能夠沿著加工對象物的切割預定線精密地切割，還能夠得到平坦的切割面。加工對象物的厚度大的情況下，通過加大改質點的尺寸，能夠進行加工對象物的切割。

[第8例]

本實施形態的第8例通過調節脈沖激光的重復頻率的大小或者脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小，控制用1個脈沖激光形成的改質點和用隨后的1個脈沖激光形成的改質點之間的距離。即，控制相鄰的改質點之間的距離。以下把該距離作為間距p進行說明。對于間距p的控制以裂紋區為例進行說明。

把脈沖激光的重復頻率記為f(Hz)，把加工對象物的X軸載物臺或者Y軸載物的移動速度記為v(mm/sec)。這些載物臺的移動速度是脈沖激光的聚光點的相對移動的速度的一例。把由脈沖激光的1次沖擊所形成的裂紋部分稱為裂紋點。從而，在切割預定線5的每個單位長度所形成的裂紋點的數量n如下。

n＝f/v

在每個單位長度所形成的裂紋點數量n的倒數相當于間距p。

p＝1/n

從而，如果調節脈沖激光的重復頻率的大小以及脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小中的至少一個，則能夠調節間距p。即，通過加大重復頻率f(Hz)或者減小載物臺的移動速度v(mm/sec)，則能夠把間距控制為較小。反之，通過減小重復頻率f(Hz)或者加大載物臺的移動速度v(mm/sec)，則能夠把間距p控制為較大。

而間距p與切割預定線5方向中的裂紋點的尺寸d的關系有圖81～圖83所示的3種。圖81～圖83是沿著通過本實施形態的激光加工形成了裂紋區的加工對象物的切割預定線5的部分的平面圖。裂紋點90用1個脈沖的脈沖激光形成。通過沿著切割預定線并列形成多個裂紋點90，形成裂紋區9。

圖81示出間距p比尺寸d大的情況。沿著切割預定線5在加工對象物的內部斷續地形成裂紋區9。圖82示出間距p與尺寸d大致相等的情況。沿著切割預定線5在加工對象物的內部連續地形成裂紋區9。圖83示出間距p比尺寸d小的情況。沿著切割預定線5在加工對象物的內部連續地形成裂紋區9。

如果依據圖81，則由于裂紋區9沿著切割預定線5不連續，因此切割預定線5的位置保持某種程度的強度。從而，在激光加工以后進行加工對象物的切割工序時，容易進行加工對象物的處理。如果依據圖82以及圖83，則由于沿著切割預定線5連續地形成裂紋區9，因此能夠容易地進行以裂紋區9為起點的加工對象物的切割。

如果依據圖81則由于間距p比尺寸d大，如果依據圖82則由于間距p與尺寸d大致相等，因此能夠防止通過脈沖激光的照射由多光子吸收產生的區域與已經形成的裂紋點90相重疊。其結果，能夠減小裂紋點的尺寸的分散性。即，如果依據本發明可知，如果通過脈沖激光的照射由多光子吸收產生的區域與已經形成的裂紋點90相重疊，則在該區域中所形成的裂紋點90的尺寸的分散性增大。如果裂紋點90的尺寸的分散性增大，則難以沿著切割預定線精密地切割加工對象物，另外，切割面的平坦性也將惡化。而如果依據圖81以及圖82，則由于可以減小裂紋點的尺寸的分散性，因此能夠沿著切割預定線精密地切割加工對象物，而且能夠使切割面平坦。

如以上說明的那樣，如果依據本實施形態的第8例，則通過調節脈沖激光的重復頻率的大小或者脈沖激光的聚光點的相對移動速度的大小，能夠控制間距p。由此，通過考慮加工對象物的厚度或者材質等改變間距p，能夠進行與加工對象物相對應的激光加工。

另外，對于能夠進行間距p的控制，以裂紋點情況進行了說明，而在熔融處理點或者折射率變化點的情況下可以說也是相同的。其中，對于熔融處理點或者折射率變化點，即使產生與已經形成的熔融處理點或者折射率變化點的重疊也不存在問題。另外，所謂脈沖激光的聚光點的相對移動，既可以是固定脈沖激光的聚光點使加工對象物移動，也可以是固定加工對象物使脈沖激光的聚光點移動，還可以是使加工對象物與脈沖激光的聚光點相互沿著相反方向移動，還可以使加工對象物與脈沖激光的聚光點的速度不同而且沿著相同方向移動。

對于本實施形態的第8例中的激光加工裝置，以與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100的不同點為中心，使用圖14進行說明。激光光源101是Q開關激光器。圖84是激光光源101所具備的Q開關激光器的概略結構圖。Q開關激光器具備隔開預定間隔配置的反射鏡51、53，配置在反射鏡51與反射鏡53之間的激光媒介55，在激光媒介55上加入激勵用的輸入的激勵源57，配置在激光媒介55與反射鏡51之間的Q開關59。激光媒介55的材料例如是Nd：YAG。

在利用Q開關59提高了諧振器的損失的狀態下，通過從激勵源57在激光媒介55上加入激勵輸入，使激光媒介55的反相分布上升到預定值。然后，通過成為利用Q開關59降低了諧振器的損失的狀態，瞬時振蕩存儲的功率，發生脈沖激光L。根據來自激光光源控制單元102的信號S(例如超聲波脈沖的重復頻率的變化)進行控制使得Q開關59成為高的狀態。從而，能夠根據來自激光光源控制單元102的信號S，調節從激光光源101出射的脈沖激光的重復頻率。激光光源控制單元102成為頻率調節裝置的一個例子。重復頻率的調節通過激光加工裝置的使用者在后面說明的總體控制單元127中使用鍵盤等輸入重復頻率的大小進行。以上是激光光源101的詳細情況。

在激光加工中，通過使加工對象物1沿著X軸方向或者Y軸方向移動，沿著切割預定線形成改質區。從而，例如，在沿著X軸方向形成改質區的情況下，通過調節X軸載物臺109的移動速度，能夠調節脈沖激光的聚光點的相對移動速度。另外，在沿著Y軸方向形成改質區的情況下，通過調節Y軸載物臺111的移動速度，能夠調節脈沖激光的聚光點的相對移動速度。這些載物臺的移動速度的調節由載物臺控制單元115控制。載物臺控制單元115成為速度調節裝置的一個例子。速度的調節通過激光加工裝置的使用者在后面說明的總體控制單元127中使用鍵盤等輸入速度的大小進行。另外，通過使聚光點P能夠移動，調節其移動速度，還能夠調節脈沖激光的聚光點的相對移動速度。

第8例中的激光加工裝置的總體控制單元127在第1例中的激光加工裝置的總體控制單元127中還添加了其它的功能。圖85是示出第8例中的激光加工裝置的總體控制單元127的一例的一部分的框圖。總體控制單元127具備距離運算單元141，尺寸存儲單元143以及圖像生成單元145。在距離運算單元141中輸入脈沖激光的重復頻率的大小以及載物臺109、111的移動速度的大小。這些輸入由激光加工裝置的操作者使用鍵盤等進行。

距離運算單元141利用上述的公式(n＝f/v，p＝1/n)，運算相鄰的改質點之間的距離(間距)。距離運算單元141把該距離數據傳送到監視器129。由此，在監視器129上顯示所輸入的頻率的大小以及根據速度的大小形成的改質點之間的距離。

另外，該距離數據還傳送到圖像生成單元145。在尺寸存儲單元113中預先存儲著在該激光加工裝置中形成的改質點的尺寸。圖像生成單元145根據該距離數據和存儲在尺寸存儲單元143中的尺寸的數據，生成由該距離和尺寸所形成的改質區的圖像數據傳送到監視器129。由此，在監視器129上還顯示改質區的圖像。從而，能夠在激光加工之前了解相鄰的改質點之間的距離或者改質區的形狀。

距離運算單元141還可以如以下那樣利用公式(n＝f/v，p＝1/n)運算改質點之間的距離。首先，生成預先登錄了重復頻率的大小和載物臺109、111的移動速度與改質點之間的距離的關系的表，把該表的數據存儲在距離運算單元141中。通過把重復頻率的大小以及載物臺109、111的移動速度的大小輸入到距離運算單元141，距離運算單元141從上述表中讀出在這些大小的條件下所生成的改質點中的改質點之間的距離。

另外，還可以固定重復頻率的大小而使載物臺的移動速度的大小可變。反之，也可以固定載物臺的移動速度的大小而使重復頻率的大小可變。在這些情況下，在距離運算單元141中通過使用上述的公式或者表，進行用于在監視器129上顯示改質點之間的距離或者改質區的圖像的處理。

如以上那樣，通過在圖85所示的總體控制單元127中輸入重復頻率的大小或者載物臺的移動速度的大小，運算相鄰的改質點之間的距離。輸入相鄰的改質點之間的所希望的距離，也可以控制重復頻率的大小或者載物臺的移動速度的大小。以下說明這一點。

圖86是示出第8例中所具備的總體控制單元127的其它例子的一部分的框圖。總體控制單元127具備頻率運算單元147。激光加工裝置的使用者通過鍵盤等在頻率運算單元147中輸入相鄰的改質點之間的距離的大小。該距離的大小考慮加工對象物的厚度或者材質等決定。通過該輸入，頻率運算單元147按照上述公式或者表，運算用于成為該距離的大小的頻率。在該例中載物臺的移動速度固定。頻率運算單元147把所運算的數據傳送到激光光源控制單元102。通過在調節為該頻率大小的激光加工裝置中把加工對象物進行激光加工，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。該頻率大小的數據還傳送到監視器129，顯示該頻率的大小。

圖87是示出第8例中所具備的總體控制單元127的又一個例子的一部分的框圖。總體控制單元127具備速度運算單元149。與上述相同，在速度運算單元149中輸入相鄰的改質點之間的距離的大小。通過該輸入，速度運算單元149按照上述公式或者表，運算用于成為該距離的大小的載物臺移動速度。在該例中重復頻率固定。速度運算單元149把所運算的數據傳送到載物臺控制單元115。在調節為該載物臺移動速度的大小的激光加工裝置中把加工對象物進行激光加工，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。該載物臺移動速度的大小的數據還傳送到監視器129，顯示該載物臺移動速度的大小。

圖88是示出第8例所具備的總體控制單元127的又一個例子的一部分的框圖。總體控制單元127具備組合運算單元151。與圖86以及圖87的情況的不同之點在于運算重復頻率以及載物臺移動速度的這兩者。與上述相同，把相鄰的改質點之間的距離的大小輸入到組合運算單元151。組合運算單元151根據上述公式或者表，運算用于成為該距離的大小的重復頻率以及載物臺移動速度。

組合運算單元151運算的數據傳送到激光光源控制單元102以及載物臺控制單元115。激光光源控制單元102調節激光光源101使得成為所運算的重復頻率的大小。載物臺控制單元115調節載物臺109、111使得成為所運算的載物臺移動速度的大小。通過用進行了這些調節的激光加工裝置把加工對象物進行激光加工，能夠使相鄰的改質點之間的距離成為所希望的大小。所運算的重復頻率的大小以及載物臺移動速度的大小的數據還傳送到監視器129，顯示所運算的這些值。

其次，說明本實施形態的第8例中的激光加工方法。加工對象物1是硅晶片。在第8例中，與第15圖所示的第1例中的激光加工方法相同，進行步驟S101～步驟S111的動作。

在步驟S111以后，決定用1個脈沖的脈沖激光所形成的熔融處理點中的相鄰熔融處理點之間的距離，即間距p的大小。間距p考慮加工對象物1的厚度或者材質等決定。間距p的大小輸入到圖88所示的總體控制單元127。

而且，與圖15所示的第1例中的激光加工方法相同，進行步驟S113～步驟S115的動作。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。

如以上說明的那樣，如果依據第8例，則通過脈沖激光的重復頻率的大小的調節，或者X軸載物臺109、Y軸載物臺111的移動速度的大小的調節，能夠控制相鄰的熔融處理點的距離。通過考慮加工對象物1的厚度或者材質等改變距離的大小，能夠進行與目的相對應的加工。

[第9例]

本實施形態的第9例通過改變照射在加工對象物上的激光對于加工對象物的入射方向中的激光的聚光點位置，沿著入射方向并列形成多個改質區。

對于多個改質區說明以裂紋區為例進行說明。圖89是使用本實施形態的第9例中的激光加工方法，在加工對象物1的內部形成了2個裂紋區9的加工對象物1的斜視圖。

對于2個裂紋區9的形成方法簡單地進行說明。首先，把脈沖激光L的聚光點對準加工對象物1的內部的背面21附近，沿著切割預定線5使聚光點移動的同時在加工對象物1上照射脈沖激光L。由此，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部的背面21附近形成裂紋區9(9A)。然后，把脈沖激光L的聚光點對準加工對象物1的內部的表面3附近，沿著切割預定線5使聚光點移動的同時在加工對象物1上照射脈沖激光L。通過該照射，沿著切割預定線5在加工對象物1的內部的表面3附近形成裂紋區9(9B)。

而且，如圖90所示，從裂紋區9A、9B自然地生長裂紋91。詳細地講，分別從裂紋區9A向背面21的方向，從裂紋區9A(9B)向裂紋區9B(9A)的方向，從裂紋區9B向表面3的方向自然生長。由此，在沿著切割預定線5的加工對象物1的面，即成為切割面的面上，能夠形成沿著加工對象部1的厚度方向延長伸展了的裂紋9。從而，僅人為地加入比較小的力或者不加入力就能夠自然地沿著切割預定線5切割加工對象物1。

如以上那樣，如果依據第9例，則通過形成多個裂紋區9，增加切割加工對象物1時的成為起點的位置。從而，如果依據第9例，則即使在加工對象物1的厚度比較大的情況下或者加工對象物1的材質難以生長裂紋區9形成后的裂紋91的情況下等，也能夠進行加工對象物1的切割。

另外，在只是2個裂紋區9而難以切割的情況下，形成3個以上的裂紋區9。例如，如圖91所示，能夠在裂紋區9A與裂紋區9B之間形成裂紋區9C。另外，如果是激光的入射方向，則如圖92所示，還能夠沿著與加工對象物1的厚度方向正交的方向切割。

在本實施形態的第9例中，最好從對于脈沖激光L入射的加工對象物的入射面(例如表面3)的遠方開始順序地形成多個裂紋區9。例如在圖89中，首先形成裂紋區9A，然后形成裂紋區9B。如果從對于入射面接近的一方開始順序地形成裂紋區9，則在后面形成的裂紋區9形成時所照射的脈沖激光L由前面已經形成了的裂紋區9散射。由此，由構成后面形成的裂紋區9的1個沖擊的脈沖激光L所形成的裂紋部分(裂紋點)在尺寸方面產生分散性。從而，不能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區9。與此不同，由于如果從對于入射面的遠方開始順序形成裂紋區9，則不產生上述散射，因此能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區9。

但是，在本實施形態的第9例中，多個裂紋區9的形成順序不限定于上述，既可以從對于加工對象物的入射面接近的一方開始順序地形成，還可以隨機地形成。所謂隨機地形成，例如在圖91中，首先形成裂紋區9C，接著形成裂紋區9B，然后使激光的入射方向相反，最后形成裂紋區9A。

另外，對于多個改質區的形成，以裂紋區的情況進行了說明，而在熔融處理區或者折射率變化區的情況下可以說也是相同的。另外，對于脈沖激光進行了說明，而對于連續波激光可以說也是相同的。

本實施形態的第9例中的激光加工裝置采用與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100相同的結構。在第9例中，由Z軸載物臺113調節加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置。由此，例如，在加工對象物1的厚度方向中，能夠把聚光點p調節為從厚度一半的位置接近或者遠離入射面(表面3)的位置，或者調節到厚度的大致一半的位置。

這里，使用圖93以及圖94說明由Z軸載物臺進行的加工對象物的厚度方向中的聚光點P的位置調節。在本實施形態的第9例中，以加工對象物的表面(入射面)為基準把加工對象物的厚度方向中的激光的聚光點位置調節到加工對象物的內部所希望的位置。圖93示出加工對激光L的聚光點P位于加工對象物1的表面3的狀態。如圖94所示，如果使Z軸載物臺朝向聚焦用透鏡105進行z移動，則聚光點P從表面3移動到加工對象物1的內部。聚光點P在加工對象物1的內部中的移動量是Nz(N是加工對象物1對于激光L的折射率)。從而，通過考慮加工對象物1對于激光L的折射率使Z軸載物臺移動，能夠控制加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置。即，把聚光點P在加工對象物1的厚度方向中的所希望的位置作為從表面3到加工對象物1的內部的距離(Nz)。使加工對象物1沿著厚度方向移動通過用上述折射率(N)除該距離(Nz)得到的移動量(z)。由此，能夠使聚光點P對準上述所希望的位置。

如在第1例中說明過的那樣，通過載物臺控制單元115根據聚光點數據，移動控制Z軸載物臺113，使得可見光的聚光點對準表面3。在可見光的聚光點位于表面3的Z軸載物臺113的位置中，調整激光加工裝置1使得激光L的聚光點P也位于表面3上。另外，總體控制單元127輸入并存儲在圖93以及圖94中說明過的移動量(z)的數據。

其次，使用圖95，說明本實施形態的第9例中的激光加工方法。圖95是用于說明該激光加工方法的流程圖。加工對象物1是硅晶片。

步驟S101與圖15所示的第1例的步驟S101相同。接著測定加工對象物1的厚度。根據厚度的測定結果以及加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z軸方向的移動量(z)(S103)。該移動量是為了使激光L的聚光點P位于加工對象物1的內部，以對于加工對象物1的表面3的激光L的聚光點為基準的加工對象物1的Z軸方向的移動量。即，決定加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置。考慮加工對象物1的厚度、材質等決定聚光點P的位置。在本實施形態中，使用用于使聚光點P位于加工對象于1的內部的背面附近的第1移動量的數據和用于使聚光點P位于表面3附近的第2移動量的數據。最初形成的熔融處理區使用第1移動量的數據形成。接著形成的熔融處理區使用第2移動量的數據形成。這些移動量的數據輸入到總體控制單元127中。

步驟S105以及步驟S107與圖15所示的第1例的步驟S105以及步驟S107相同。在步驟S107中運算了的聚光點數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該聚光點數據使Z軸載物臺113進行Z軸方向的移動(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的聚光點位于表面3上。在Z軸載物臺113的該位置中，脈沖激光L的聚光點P位于表面3上。另外，攝影數據處理單元125根據攝影數據，運算包括切割預定線5的加工對象物1的表面3的放大圖像數據。該放大圖像數據經過總體控制單元127傳送到監視器129，由此在監視器129上顯示切割預定線5附近的放大圖像。

在總體控制單元127中輸入預先在步驟S103中決定了的第1移動量的數據，該移動量的數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該移動量的數據，通過Z軸載物臺113使加工對象物1沿著Z軸方向移動，使得激光L的聚光點P位于成為加工對象物1的內部的位置(S111)。該內部的位置是加工對象物1的背面附近。

接著，與圖15所示的第1例的步驟S113相同，沿著切割預定線5形成在加工對象物1的內部形成熔融處理區(S113)。熔融處理區形成在加工對象物1的內部中的背面附近。

接著，與步驟S111相同，根據第2移動量的數據，由Z軸載物臺113使加工對象物1沿著Z軸方向移動，使得激光L的聚光點P位于成為加工對象物1的內部的表面3附近的位置(S115)。而且，與步驟S113相同，在加工對象物1的內部形成熔融處理區(S117)。在該步驟中，在加工對象物1的內部的表面3附近形成熔融處理區。

最后，通過沿著切割預定線5彎曲加工對象物1，切割加工對象物1(S119)。由此，把加工對象物1分割成硅芯片。

說明本實施形態的第9例的效果。如果依據第9例，則通過沿著入射方向并列形成多個改質區，增加切割加工對象物1時成為起點的位置。例如，在加工對象物1的激光的入射方向的尺寸比較大的情況下，或者加工對象物1是難以從改質區生長裂紋的材質的情況下，只是1個沿著切割預定線5的改質區則難以進行加工對象物1的切割。從而，在這樣的情況下，通過像本實施形態這樣形成多個改質區，能夠容易地切割加工對象物1。

[第10例]

本實施形態的第10例通過調節加工對象物的厚度方向中的激光的聚光點位置，控制加工對象物的厚度方向中的改質區的位置。

對于該位置控制以裂紋區為例進行說明。圖96是使用本實施形態的第10例中的加工激光加工方法，在加工對象物物1的內部形成了裂紋區9的加工對象物1的斜視圖。脈沖激光L的聚光點越過加工對象物1的脈沖激光的表面(入射面)3，對準加工對象物1的內部。而且在加工對象物1的厚度方向把聚光點調節到厚度的大致一半的位置。如果在這些條件下沿著切割預定線5在加工對象物1上照射脈沖激光L，則沿著切割預定線在加工對象物1的厚度一半的位置及其附近形成裂紋區9。

圖97是圖96所示的加工對象物1的部分剖面圖。裂紋區9形成以后，從裂紋區9向表面3以及背面21自然地生長裂紋91。如果在加工對象物1的厚度方向，在厚度一半的位置及其附近形成裂紋區9，則例如在加工對象物1的厚度比較大的情況下，能夠使自然成長的裂紋91與表面3(背面21)的距離比較長。從而，沿著加工對象物1的切割預定線5的切割預定位置保持某種程度的強度。從而，在激光加工結束以后進行加工對象物1的切割工序時，容易進行加工對象物的處理。

圖98是包括與圖96同樣地使用本實施形態的第10例中的激光加工方法形成的裂紋區9的加工對象物1的斜視圖。在加工對象物1的厚度方向，在把脈沖激光L的聚光點調節到從厚度一半的位置接近表面(入射面)3的位置形成圖98所示的裂紋區9。裂紋區9形成在加工對象物1的內部中的表面3一側。圖99是圖98所示的加工對象物1的部分剖面圖。由于裂紋區9形成在表面3一側，因此自然生長的裂紋91到達表面3或者其附近。從而，由于在表面3易于產生沿著切割預定線5的切割，因此能夠容易地切割加工對象物1。

特別是，在加工對象物1的表面3上形成著電子器件或者電極圖形的情況下，如果把裂紋區9形成在表面3附近，則能夠防止在加工對象物1的切割時損傷電子器件等。即，通過使裂紋91從裂紋區9向加工對象物1的表面3以及背面21的方向生長，切割加工對象物1。既有只是裂紋91的自然生長就能夠進行切割的情況，也有除去裂紋91的自然生長以外人為地使裂紋91生長進行切割的情況。如果裂紋區9與表面3的距離比較長，則在表面3一側裂紋91的生長方向的偏移加大。由此，裂紋91有時到達電子器件等的形成區，由于該到達損傷電子器件等。如果把裂紋區9形成在表面3附近，則由于裂紋區9與表面3的距離比較短，因此能夠減小裂紋91的生長方向的偏移。從而，能夠不損傷電子器件等進行切割。但是，如果在過于接近表面3的位置形成裂紋區9，則裂紋區9形成在表面3上。因此，裂紋區9本身的隨機形狀顯現在表面3上，成為表面3的屑片的原因，切割精度惡化。

另外，還能夠在加工對象物1的厚度方向把脈沖激光L的聚光點調節到從厚度一半的位置遠離表面3的位置，形狀裂紋區9。這種情況下，裂紋區9形成在加工對象物1的內部中的背面21一側。

圖100是包括與圖96同樣地使用了本實施形態的第10例中的激光加工方法形成的裂紋區9的加工對象物1的斜視圖。圖100所示的X軸方向的裂紋區9是在加工對象物1的厚度方向把脈沖激光L的聚光點調節到從厚度一半的位置遠離表面(入射面)3的位置而形成的。另一方面，Y軸方向的裂紋區9是把聚光點調節到從厚度一半的位置接近表面3的位置而形成的。X軸方向的裂紋區9與Y軸方向的裂紋區9立體交叉。

在加工對象物1例如是半導體晶片的情況下，沿著X軸方向以及Y軸方向分別平行地形成多個裂紋區9。由此，在半導體晶片中網格形地形成裂紋9，以網格形的裂紋區為起點分割成各個芯片。如果X軸方向的裂紋區9與Y軸方向的裂紋區9在加工對象物1的厚度方向中的位置都相同，則產生X軸方向的裂紋區9與Y軸方向的裂紋區9正交的位置。在正交的位置由于裂紋區重疊，因此難以使X軸方向的切割面與Y軸方向的切割面高精度地正交。由此，在正交的位置妨礙加工對象物1的精密的切割。

與此不同，如圖100所示，在加工對象物1的厚度方向，如果使X軸方向的裂紋區9的位置與Y軸方向的裂紋區9的位置不同，則能夠防止X軸方向的裂紋區9與Y軸方向的裂紋區9重疊。從而，能夠進行加工對象物1的精密的切割。

另外，最好在X軸方向的裂紋區9以及Y軸方向的裂紋區9中，在前面已經形成的裂紋區9的表面(入射面)3一側形成在后面形成的裂紋區9。如果在前面形成的裂紋區9的背面21一側形成后面形成的裂紋區9，則在成為X軸方向的切割面與Y軸方向的切割面正交場所的位置，在后面形成的裂紋區9形成時所照射的脈沖激光L由前面已經形成了的裂紋區9散射。由此，在后面形成的裂紋區9中，在成為上述正交場所的位置所形成的部分的尺寸與在其它位置所形成的部分的尺寸之間產生分散性。從而，不能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區9。

與此不同，如果在前面形成的裂紋區9的表面3一側形成后面形成的裂紋區9，則由于在成為上述正交場所的位置不發生脈沖激光L的散射，因此能夠均勻地形成在后面形成的裂紋區9。

如以上說明的那樣，如果依據本實施形態的第10例，則通過調節加工對象物的厚度方向中的激光的聚光點位置，能夠控制加工對象物的厚度方向中的改質區的位置。通過考慮加工對象物的厚度或者材質等改變聚光點位置，能夠進行與加工對象物相對應的激光加工。

另外，對于能夠進行改質區的位置控制，以裂紋區的情況進行了說明，而即使在熔融處理區或者折射率變化區的情況下可以說也是相同的。另外，對于脈沖激光進行了說明，而對于連續波激光可以說也是相同的。

本實施形態的第10例中的激光加工裝置采用與圖14所示的第1例中的激光加工裝置100相同的結構。在第10例中，由Z軸載物臺113調節加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置。由此，例如，能夠把聚光點P在加工對象物1的厚度方向中，調節到從厚度一半的位置接近或者遠離入射面(表面3)的位置，或者調節到厚度的大致一半的位置。另外，通過使聚光用透鏡105沿著Z軸方向移動，也能夠進行這些調節或者使激光的聚光點對準加工對象物的內部。從而，在本發明中，由于存在加工對象物1沿著其厚度方向移動的情況以及聚光用透鏡105沿著加工對象物1的厚度方向移動的情況，因此加工對象物1的厚度方向中的加工對象物1的移動量作為相對移動量或者其它的相對移動量。

由Z軸載物臺進行的加工對象物的厚度方向中的聚光點P的位置調節與在圖93以及圖94中說明過的第9例相同。

在第10例中，攝影數據處理單元125根據攝影數據運算用于使觀察用光源117發生的可見光的聚光點對準表面3的聚光點數據。根據該聚光點數據，載物臺控制單元115通過移動控制Z軸載物臺113，使得可見光的聚光點對準表面3。在使可見光的聚光點位于表面3上的Z軸載物臺113的位置，激光加工裝置1調整激光L的聚光點P使得也位于表面3上。從而，聚光點數據是為了使聚光點P位于表面(入射面)3所必需的加工對象物1的厚度方向中的加工對象物1的其它相對移動量的一個例子。攝影數據處理單元125具有運算其它的相對移動量的功能。

總體控制單元127輸入并存儲在圖93以及圖94說明過的移動量(z)的數據。即，總體控制單元127具有存儲加工對象物1的厚度方向中的加工對象物的相對移動量的數據的功能。總體控制單元127由載物臺控制單元115以及Z軸載物臺113，在加工對象物1的厚度的范圍內調節由聚光用透鏡105聚光了的脈沖激光的聚光點位置。

使用圖14所示的第1例中的激光加工裝置以及圖15所示的第1例中的激光加工方法的流程圖說明本實施形態的第10例中的激光加工方法。加工對象物1是硅晶片。

步驟S101與圖15所示的第1例的步驟S101相同。接著，與圖15所示的第1例的步驟S103相同，測定加工對象物1的厚度。根據厚度的測定結果以及加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z軸方向的移動量(z)(S103)。該移動量是為了使激光L的聚光點P位于加工對象物1的內部，以位于加工對象物1的表面3的激光L的聚光點為基準的加工對象物1的Z軸方向的移動量。即，決定加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置。Z軸方向的移動量(z)是加工對象物1的厚度方向中的加工對象物的相對移動量的數據的一個例子。考慮加工對象物1的厚度、材質、加工的效果(例如加工對象物的處理容易，能夠容易地切割)等決定聚光點P的位置。該移動量的數據輸入到總體控制單元127。

步驟S105以及步驟S107與圖15所示的第1例的步驟S105以及107相同。在步驟S107中運算的聚光點數據是加工對象物1的Z軸方向的其它的相對移動量的數據。

該聚光點數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該聚光點數據使Z軸載物臺113進行Z軸方向的移動(S109)。由此，觀察用光源117的可見光的聚光點位于表面3上。在Z軸載物臺113的該位置，脈沖激光L的聚光點P位于表面3上。另外，攝影數據處理單元125根據攝影數據，運算包括切割預定線5的加工對象物1的表面3的放大圖像數據。該放大圖像數據經過總體控制單元127傳送到監視器129，由此在監視器129上顯示切割預定線5附近的放大圖像。

在總體控制單元127中預先輸入在步驟S103中決定了的相對移動量數據，該移動量數據傳送到載物臺控制單元115。載物臺控制單元115根據該移動量數據，由Z軸載物臺113使加工對象物1沿著Z軸方向移動，使得激光L的聚光點P位于成為加工對象物1的內部的位置(S111)。

步驟S113以及步驟S115與圖15所示的步驟S113以及步驟S115相同。根據以上過程，把加工對象物1分割成硅芯片。

說明本實施形態的第10例的效果。如果依據第10例，則調節加工對象物1的厚度方向中的聚光點P的位置，在加工對象物1上照射脈沖激光L，形成改質區。由此，能夠控制加工對象物1的厚度方向中的改質區的位置。從而，通過根據加工對象物1的材質、厚度、加工效果等，改變加工對象物1的厚度方向中的改質區的位置，能夠進行與加工對象物1相對應的切割加工。

如果依據本發明的激光加工方法以及激光加工裝置，則能夠在加工對象物的表面上不發生熔融或者偏離切割預定線的分割，切割加工對象物。從而，能夠提高通過切割加工對象物制作的產品(例如，半導體芯片，壓電器件芯片，液晶等顯示裝置)的成品率或者生產性。