レーザ加工方法
【課題】 ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することができるレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】 ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を準備する。続いて、レーザ光Ｌの照射によって、表面１２ａ及びａ面に平行な切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成した後に、レーザ光Ｌの照射によって、表面１２ａ及びｍ面に平行な切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。
【解決手段】 ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を準備する。続いて、レーザ光Ｌの照射によって、表面１２ａ及びａ面に平行な切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成した後に、レーザ光Ｌの照射によって、表面１２ａ及びｍ面に平行な切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ（シリコンカーバイド）は、耐熱性、対高電圧性、省電力性に優れたパワーデバイスを製造し得る半導体材料として注目されている。しかし、ＳｉＣは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料であるため、ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物をブレードダイシングによって切断しようとすると、低速度での加工や頻繁なブレードの交換が必要となる。そこで、加工対象物に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ＳｉＣ基板の内部に改質領域を形成し、その改質領域を起点として切断予定ラインに沿って加工対象物を切断するレーザ加工方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５１４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したようなレーザ加工方法によって、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断する場合、次のような課題が存在することを本発明者らは見出した。すなわち、主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ラインに沿ってＳｉＣ基板の内部に第１の改質領域を形成し、主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインに沿ってＳｉＣ基板の内部に第２の改質領域を形成すると、第１の切断予定ラインに沿っての切断精度が第２の切断予定ラインに沿っての切断精度よりも劣化するおそれがあるのである。そして、このことは、第２の改質領域からはＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂が伸展し易いのに対して、第１の改質領域からはＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂が伸展し難いことに起因していることを本発明者らは突き止めた。
【０００５】
そこで、本発明は、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザ加工方法は、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を、主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ライン並びに主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインのそれぞれに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、レーザ光の集光点をＳｉＣ基板の内部に合わせて、第１の切断予定ラインに沿ってレーザ光を加工対象物に照射することにより、第１の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第１の改質領域をＳｉＣ基板の内部に形成する第１の工程と、第１の工程の後に、集光点をＳｉＣ基板の内部に合わせて、第２の切断予定ラインに沿ってレーザ光を加工対象物に照射することにより、第２の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第２の改質領域をＳｉＣ基板の内部に形成する第２の工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このレーザ加工方法では、ＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件が緩やかな第２の改質領域を形成する前に、ＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件がシビアな第１の改質領域を形成する。これにより、第１の改質領域の形成時に、第１の切断予定ラインが第２の切断予定ラインと交差する部分において、第１の改質領域からＳｉＣ基板の厚さ方向への亀裂の伸展が第２の改質領域によって阻害されるのを防止することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することが可能となる。なお、オフ角は０°の場合を含むものとする。この場合、主面はｃ面に平行となる。
【０００８】
本発明のレーザ加工方法は、第２の工程の後に、第１の改質領域を起点として第１の切断予定ラインに沿って加工対象物を切断し、第２の改質領域を起点として第２の切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する第３の工程を更に備えることが好ましい。これによれば、切断予定ラインに沿って精度良く切断された加工対象物を得ることができる。なお、第１の切断予定ラインに沿っての切断の後に第２の切断予定ラインに沿っての切断を実施してもよいし、第２の切断予定ラインに沿っての切断の後に第１の切断予定ラインに沿っての切断を実施してもよい。
【０００９】
本発明のレーザ加工方法においては、第１の改質領域及び第２の改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】レーザ加工前の加工対象物の平面図である。
【図３】図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。
【図７】本発明の一実施形態のレーザ加工方法の対象となる加工対象物の平面図である。
【図８】図７の加工対象物の結晶構造を示す図である。
【図９】図７の加工対象物の一部断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の平面写真を示す図である。
【図１７】ＳｉＣ基板の内部に生じるｃ面割れについて説明するための斜視図である。
【図１８】ｃ面割れが生じたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１９】パルス幅とＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。
【図２０】パルスピッチとＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。
【図２１】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２２】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２３】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２４】パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。
【図２５】パルスピッチとＩＤ閾値との関係を示すグラフである。
【図２６】パルスピッチと加工マージンとの関係を示すグラフである。
【図２７】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２８】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２９】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３０】パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。
【図３１】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３２】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３３】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３４】本発明の他の実施形態のレーザ加工方法を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
本発明の一実施形態のレーザ加工方法では、切断予定ラインに沿って加工対象物に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加工対象物の内部に改質領域を形成する。そこで、まず、この改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、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。
【００１５】
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。
【００１６】
図２に示すように、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に示すように、加工対象物１の内部に集光点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〜図６に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、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。
【００１７】
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の表面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、要は、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。
【００１８】
ちなみに、ここでのレーザ光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の表面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の表面３が溶融することはない。一般的に、表面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、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
【００１９】
ところで、本実施形態で形成される改質領域は、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）。
【００２０】
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。
【００２１】
また、本実施形態においては、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。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態のレーザ加工方法について詳細に説明する。図７に示すように、加工対象物１は、ＳｉＣ基板１２を備える円形板状（例えば、直径３インチ、厚さ３５０μｍ）のウェハである。図８に示すように、ＳｉＣ基板１２は、六方晶系の結晶構造を有しており、その結晶軸ＣＡは、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して角度θ（例えば４°）傾斜している。つまり、ＳｉＣ基板１２は、角度θのオフ角を有する六方晶系ＳｉＣ基板である。図９に示すように、ＳｉＣ基板１２は、ｃ面とオフ角分の角度θを成す表面（主面）１２ａ及び裏面（主面）１２ｂを有している。ＳｉＣ基板１２においては、ａ面は、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向（図中の二点鎖線）に対して角度θ傾斜しており、ｍ面は、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していない。
【００２４】
図７及び図９に示すように、加工対象物１には、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する複数本の切断予定ライン（第１の切断予定ライン）５ａと、表面１２ａ及びｍ面に平行な方向に延在する複数本の切断予定ライン（第２の切断予定ライン）５ｍと、が格子状（例えば１ｍｍ×１ｍｍ）に設定されている。ＳｉＣ基板１２の表面１２ａには、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとに機能素子が形成されており、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂには、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとにメタル配線が形成されている。機能素子及びメタル配線は、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１が切断されることで得られる個々のチップにおいてパワーデバイスを構成する。なお、ＳｉＣ基板１２には、切断予定ライン５ａと平行な方向にオリエンテーションフラット６ａが形成されており、切断予定ライン５ｍと平行な方向にオリエンテーションフラット６ｍが形成されている。
【００２５】
以上の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って次のように切断する。まず、図１０に示すように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂのメタル配線を覆うように加工対象物１にエキスパンドテープ２３を貼り付ける。続いて、図１１（ａ）に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅で（より好ましくは５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅で）パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように（より好ましくはパルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように）切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域（第１の改質領域）７ａをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ａは、溶融処理領域を含むものとなる。なお、パルスピッチとは、「加工対象物１に対するレーザ光Ｌの集光点Ｐの移動速度」を「パルスレーザ光Ｌの繰り返し周波数」で除した値である。
【００２６】
改質領域７ａの形成についてより詳細には、ＳｉＣ基板１２の表面１２ａをレーザ光入射面としてＳｉＣ基板１２の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させ、切断予定ライン５ａに沿って集光点Ｐを相対的に移動させる。そして、切断予定ライン５ａに沿った集光点Ｐの相対的な移動を１本の切断予定ライン５に対して複数回（例えば８回）行う。このとき、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離を各回で変えることにより、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ａに対して複数列（第１の列数、例えば８列）の改質領域７ａを形成する。ここでは、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａが、表面１２ａに最も近い改質領域７ａよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に（すなわち、レーザ光入射面から遠い順に）改質領域７ａを形成する。なお、改質領域７ａの大きさは、例えばレーザ光Ｌのパルスエネルギーを変化させることで調節することができる。
【００２７】
これにより、各改質領域７ａから発生した亀裂が、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展して互いに繋がるようにする。特に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展した亀裂が、表面１２ａに到達するようにする。これらのことは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料からなるＳｉＣ基板１２を切断予定ライン５ａに沿って精度良く切断する上で極めて重要である。
【００２８】
切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成した後に、図１１（ｂ）に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅で（より好ましくは５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅で）パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように（より好ましくはパルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように）切断予定ライン５ｍに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ｍに沿って、切断の起点となる改質領域（第２の改質領域）７ｍをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ｍは、溶融処理領域を含むものとなる。
【００２９】
改質領域７ｍの形成についてより詳細には、ＳｉＣ基板１２の表面１２ａをレーザ光入射面としてＳｉＣ基板１２の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させ、切断予定ライン５ｍに沿って集光点Ｐを相対的に移動させる。そして、切断予定ライン５ｍに沿った集光点Ｐの相対的な移動を１本の切断予定ライン５に対して複数回（例えば６回）行う。このとき、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離を各回で変えることにより、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ｍに対して複数列（第１の列数よりも少ない第２の列数（１列の場合を含む）、例えば６列）の改質領域７ｍを形成する。ここでは、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍが、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に（すなわち、レーザ光入射面から遠い順に）改質領域７ｍを形成する。なお、改質領域７ｍの大きさは、例えばレーザ光Ｌのパルスエネルギーを変化させることで調節することができる。
【００３０】
これにより、各改質領域７ｍから発生した亀裂が、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展して互いに繋がるようにする。特に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展した亀裂が、表面１２ａに到達するようにする。これらのことは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料からなるＳｉＣ基板１２を切断予定ライン５ｍに沿って精度良く切断する上で極めて重要である。
【００３１】
切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍを形成した後に、図１２（ａ）に示すように、エキスパンドテープ２３を拡張させ、その状態で、エキスパンドテープ２３を介してＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂに、各切断予定ライン５ｍに沿ってナイフエッジ４１を押し当てる。これにより、改質領域７ｍを起点として切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１をバー状に切断する。このとき、エキスパンドテープ２３が拡張させられた状態にあるため、図１２（ｂ）に示すように、バー状に切断された加工対象物１が互いに離間することになる。
【００３２】
切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断した後に、図１３（ａ）に示すように、引き続きエキスパンドテープ２３が拡張させられた状態で、エキスパンドテープ２３を介してＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂに、各切断予定ライン５ａに沿ってナイフエッジ４１を押し当てる。これにより、改質領域７ａを起点として切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１をチップ状に切断する。このとき、エキスパンドテープ２３が拡張させられた状態にあるため、図１３（ｂ）に示すように、チップ状に切断された加工対象物１が互いに離間することになる。以上のように、加工対象物１が切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってチップ状に切断されて多数のパワーデバイスが得られる。
【００３３】
以上のレーザ加工方法によれば、次のような理由により、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断して、その結果、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断された加工対象物１（すなわち、パワーデバイス）を得ることが可能となる。
【００３４】
まず、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。このような条件で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すると、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂を伸展させ難くすることができる。更に、パルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すれば、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂をより一層伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂をより一層伸展させ難くすることができる。
【００３５】
また、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させる。これにより、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を確実に伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂を確実に伸展させ難くすることができる。更に、５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させれば、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂をより確実に伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂をより確実に伸展させ難くすることができる。
【００３６】
また、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａを相対的に小さく形成する。これにより、ａ面がＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していても、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａから発生した亀裂が、ａ面方向に伸展して、切断予定ライン５ａから大きくずれた状態で表面１２ａに到達するのを防止することができる。そして、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ａを相対的に大きく形成する。これにより、改質領域７ａからはＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し難い状態にあるものの、表面１２ａに最も近い改質領域７ａから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。また、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍを相対的に大きく形成する。これにより、改質領域７ｍからはＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し易い状態にあることと相俟って、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍから発生した亀裂を表面１２ａ或いはその近傍に到達させることができる。そして、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍを相対的に小さく形成する。これにより、表面１２ａにダメージが生じるのを防止しつつ、改質領域７ｍから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。以上のように、切断予定ライン５ａに沿っては、改質領域７ａから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができ、また、切断予定ライン５ｍに沿っては、改質領域７ｍから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。この効果は、後述する改質領域７ａ，７ｍの形成列数や形成順序とは無関係に奏され、後述する改質領域７ａ，７ｍの形成列数や形成順序に従うと、より顕著に奏される。
【００３７】
また、１本の切断予定ライン５ａに沿っては、１本の切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍを形成する場合よりも多い列数の改質領域７ａを形成する。これにより、ａ面がＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していても、各改質領域７ａの形成時に改質領域７ａからａ面方向に亀裂が大きく伸展するのを防止しつつ、全ての改質領域７ａ間においてＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が繋がり易い状態にすることができる。また、１本の切断予定ライン５ｍに沿っては、１本の切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成する場合よりも少ない列数の改質領域７ｍを形成する。これにより、それぞれの改質領域７ｍの形成時に改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させることができる。以上のように、切断予定ライン５ａに沿っては、改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させることができ、また、切断予定ライン５ｍに沿っては、改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させることができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや後述する改質領域７ａ，７ｍの形成順序とは無関係に奏され、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや後述する改質領域７ａ，７ｍの形成順序に従うと、より顕著に奏される。
【００３８】
また、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件が緩やかな改質領域７ｍを形成する前に、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件がシビアな改質領域７ａを形成する。これにより、改質領域７ａの形成時に、切断予定ライン５ａが切断予定ライン５ｍと交差する部分において、改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向への亀裂の伸展が改質領域７ｍによって阻害されるのを防止することができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや形成列数とは無関係に奏される。
【００３９】
更に、改質領域７ｍを起点として切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断し、その後に、改質領域７ａを起点として切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断する。これにより、少ない列数の改質領域７ｍの形成によって比較的切断し難いと想定される切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断し、その後に、多い列数の改質領域７ａの形成によって比較的切断し易いと想定される切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断することになる。そのため、切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断するのに要する力と切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断するのに要する力とを均一化し、切断予定ライン５ｍに沿っての切断精度と切断予定ライン５ａに沿っての切断精度とを共により一層向上させることができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや形成列数とは無関係に奏される。
【００４０】
図１４は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ａに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の切断面の写真を示す図である。また、図１５は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ｍに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の切断面の写真を示す図である。更に、図１６は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の平面写真を示す図である。ここでは、４°のオフ角を有する厚さ３５０μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を準備した。
【００４１】
まず、図１４に示すように、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ａに対して８列の改質領域７ａを形成した。そして、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａが、表面１２ａに最も近い改質領域７ａよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に改質領域７ａを形成した。図１４から、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａの形成によって、改質領域７ａから発生した亀裂の伸展が止められていることが分かる。その結果、切断予定ライン５ａに対する切断面の蛇行は、図１６に示すように、±４μｍ以下に抑えられた。
【００４２】
なお、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離は、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ａから順に、３１４．５μｍ、２８０．０μｍ、２４６．０μｍ、２１２．０μｍ、１７１．５μｍ、１２３．５μｍ、７９．０μｍ、３２．０μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ａから順に、２５μＪ、２５μＪ、２５μＪ、２５μＪ、２０μＪ、１５μＪ、６μＪ、６μＪである。
【００４３】
また、図１５に示すように、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ｍに対して６列の改質領域７ｍを形成した。そして、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍが、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に改質領域７ｍを形成した。図１５から、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍの形成によって、改質領域７ｍから発生した亀裂が表面１２ａ或いはその近傍まで伸展していることが分かる。その結果、切断予定ライン５ｍに対する切断面の蛇行は、図１６に示すように、±２μｍ以下に抑えられた。
【００４４】
なお、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離は、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ｍから順に、３１５．５μｍ、２６４．５μｍ、２１３．５μｍ、１５５．０μｍ、９５．５μｍ、３４．５μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ｍから順に、２５μＪ、２５μＪ、２０μＪ、２０μＪ、１５μＪ、７μＪである。
【００４５】
次に、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに到達する亀裂（以下、「ハーフカット」という）と、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に伸展する亀裂（以下、「ｃ面割れ」という）との関係について説明する。ここでは、図１７及び図１８に示すように、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させようとした場合に、改質領域７ｍに比べ、ハーフカットをより発生させ難くかつｃ面割れをより発生させ易い改質領域７ａを対象として説明する。
【００４６】
図１９は、パルス幅とＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。ここでは、パルス幅を１ｎｓ、１０ｎｓ〜１２０ｎｓの範囲で変化させて、パルス幅ごとにＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンについて評価した。また、図２０は、パルスピッチとＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。ここでは、パルスピッチを６μｍ〜２２μｍの範囲で変化させて、パルスピッチごとにＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンについて評価した。
【００４７】
なお、ＩＤ閾値とは、ｃ面割れを発生させ得るレーザ光Ｌのパルスエネルギーの最小値であり、ＩＤ閾値が高いもの（すなわち、ｃ面割れを発生させ難いもの）から順に、優、良、可、不可と評価した。また、ＨＣ閾値とは、ハーフカットを発生させ得るレーザ光Ｌのパルスエネルギーの最小値であり、ＨＣ閾値が低いもの（すなわち、ハーフカットを発生させ易いもの）から順に、優、良、可、不可と評価した。更に、加工マージンとは、ＩＤ閾値とＨＣ閾値との差であり、加工マージンが大きいものから順に、優、良、可、不可と評価した。そして、総合は、ＩＤ閾値、ＨＣ閾値、加工マージンという優先順位で重みづけを行い、優、良、可、不可と評価した。
【００４８】
その結果、図１９に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させることが好ましく、５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させることがより好ましいことが分かった。これらによれば、ｃ面割れの発生を抑制しつつ、ハーフカットの発生を促進することができる。なお、パルス幅が１０ｎｓである場合におけるＩＤ閾値、加工マージン及び総合の各評価は、パルス幅が２０ｎｓである場合よりも不可に近い可であった。
【００４９】
また、図２０に示すように、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することが好ましく、パルスピッチが１１μｍ〜１５μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することがより好ましく、更に、パルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することがより一層好ましいことが分かった。これらによれば、ｃ面割れの発生を抑制しつつ、ハーフカットの発生を促進することができる。なお、パルスピッチが１０μｍのときはＩＤ閾値の評価が可であることから、ｃ面割れの発生の抑制をより重視すれば、パルスピッチは１０μｍよりも大きいことがより好ましい。
【００５０】
図２１〜図２３は、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光した場合におけるパルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。これらの実験結果は、図１９及び図２０に示す評価の根拠となっている。図２１〜図２３の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、４°のオフ角を有する厚さ１００μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光し、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから距離５９μｍの位置に集光点Ｐを合わせた。
【００５１】
以上の実験条件を前提として、レーザ光Ｌのエネルギー（パルスエネルギー）及びパワーと、レーザ光Ｌのパルスピッチとをそれぞれ変化させ、改質領域７ａ並びにハーフカット及びｃ面割れの状態を観察した。図２１〜図２３では、それぞれ、レーザ光Ｌのパルス幅を２７ｎｓ、４０ｎｓ、５７ｎｓとし、レーザ光Ｌのパルス幅（切り返し周波数）を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３５ｋＨｚとした。
【００５２】
図２１〜図２３の実験結果において、ＳＴは、ハーフカットが発生しなかったことを示し、ＨＣは、ハーフカットが発生したことを示す。また、ＩＤは、ｃ面割れが発生したことを示し、ＬＶ１〜ＬＶ３は、ｃ面割れの発生規模を示す。２本の切断予定ライン５ａのそれぞれに沿って改質領域７ａを形成した場合に、４０ｍｍの領域（２０ｍｍ×２本の領域）に対して、ｃ面割れの発生領域が１５０μｍ未満だったときをＬＶ１とし、ｃ面割れの発生領域が４５０μｍ未満だったときをＬＶ２とし、ｃ面割れの発生領域が４５０μｍ以上だったときをＬＶ３とした。ＬＶ１では、切断予定ライン５ａに垂直な方向へのｃ割れの伸展が１０μｍ〜２０μｍとなったのに対し、ＬＶ２，ＬＶ３では、切断予定ライン５ａに垂直な方向へのｃ割れの伸展が最大で１００μｍ程度となった。
【００５３】
図２４は、パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。また、図２５は、パルスピッチとＩＤ閾値との関係を示すグラフである。更に、図２６は、パルスピッチと加工マージンとの関係を示すグラフである。これらのグラフは、図２１〜図２３の実験結果に基づいて作成したものである。図２４及び図２５に示すように、パルス幅が大きくなると、ＨＣ閾値及びＩＤ閾値の両方が上昇するが、ＨＣ閾値の劣化（上昇）に比べ、ＩＤ閾値の向上（上昇）の効果が大きくなった。これは、図２６に示すように、パルス幅が大きくなると、加工マージンが大きくなることを意味する。例えば、パルス幅２７ｎｓ及びパルス幅５７ｎｓに着目した場合、パルスピッチが１２μｍのときに、ＨＣ閾値は、１５μＪから１７μＪに２μＪ分劣化（上昇）しているのに対し、ＩＤ閾値は、１７μＪから２９μＪに１２μＪ分向上（上昇）している。そして、パルス幅４０ｎｓの場合には、パルス幅２７ｎｓの場合に比べ、パルスピッチ１０μｍ〜１６μｍの範囲で加工マージンの大幅な向上が認められた。また、パルス幅５７ｎｓの場合には、パルス幅２７ｎｓの場合に比べ、パルスピッチ６μｍ〜２０μｍの範囲で加工マージンの大幅な向上が認められた。
【００５４】
図２７〜図２９は、レーザ光Ｌを開口数０．６で集光した場合におけるパルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。これらの実験結果は、図１９及び図２０に示す評価の根拠となっている。図２７〜図２９の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する厚さ３５０μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．６で集光し、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから距離５０μｍの位置に集光点Ｐを合わせた。
【００５５】
以上の実験条件を前提として、レーザ光Ｌのエネルギー（パルスエネルギー）及びパワーと、レーザ光Ｌのパルスピッチとをそれぞれ変化させ、改質領域７ａ並びにハーフカット及びｃ面割れの状態を観察した。図２７〜図２９では、それぞれ、レーザ光Ｌのパルス幅を２７ｎｓ、４０ｎｓ、５７ｎｓとし、レーザ光Ｌのパルス幅（切り返し周波数）を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３５ｋＨｚとした。
【００５６】
図２７〜図２９の実験結果において、ＳＴは、ハーフカットが発生しなかったことを示し、ＨＣは、ハーフカットが発生したことを示す。また、ＩＤは、ｃ面割れが発生したことを示し、ＬＶ１〜ＬＶ３は、ｃ面割れの発生規模を示す。ＬＶ１〜ＬＶ３の基準は、上述した図２１〜図２３の実験結果の場合と同様である。更に、ＯＤは、レーザ光Ｌのエネルギーを大きくしたときに、改質領域７ａも大きくなり、それに起因して暴れた亀裂が切断予定ライン５ａから大きく外れてＳｉＣ基板１２の表面１２ａに到達したことを示す。この場合には、ｃ面割れについて評価しなかった。ただし、パルス幅４０ｎｓ及びパルス幅５７ｎｓでは、パルスピッチ１２μｍ以上で大規模なｃ面割れは発生しなかった。
【００５７】
図３０は、パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。このグラフは、図２７〜図２９の実験結果に基づいて作成したものである。図３０に示すように、パルス幅５７ｎｓの場合には、パルス幅４０ｎｓの場合に比べ、ＨＣ閾値が２μＪ〜４μＪ程度発生し難くなった。上述した開口数０．８の場合に比べ、開口数０．６の場合には、レーザ光Ｌの集光点Ｐで収差の影響が小さくなるため、パルス幅５７ｎｓの場合とパルス幅４０ｎｓの場合とでは、同程度のＨＣ閾値となった。このことから、収差補正を行えば、パルス幅が大きくても（少なくとも６０ｎｓまでは）ＨＣ閾値は劣化しないといえる。
【００５８】
次に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａの近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果について説明する。図３１〜図３３の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、４°のオフ角を有する厚さ１００μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光した。
【００５９】
まず、図３１の実験結果では、２７ｎｓ，４０ｎｓ，５０ｎｓ，５７ｎｓのそれぞれのパルス幅でレーザ光Ｌを照射し、集光点位置４０．６μｍでハーフカットが発生し、かつ集光点位置４０．６μｍでハーフカットが発生しないエネルギー（パルスエネルギー）を用いて、集光点位置を２５．３μｍ〜４０．６μｍの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルスピッチは１４μｍで一定とした。なお、集光点位置とは、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離である。その結果、パルス幅によるハーフカットの品質の劣化は殆どなく、パルス幅２７ｎｓ〜５７ｎｓにおいて高品質の（切断予定ラインに対するハーフカットの蛇行が小さい）ハーフカットを発生させられた。また、加工マージンは、パルス幅が大きいほど大きくなった。パルス幅が小さいと、一部のハーフカットで枝分かれや割れ（ＯＤ）が発生し易くなった。
【００６０】
また、図３２の実験結果では、２７ｎｓ，４０ｎｓ，５０ｎｓ，５７ｎｓのそれぞれのパルス幅でレーザ光Ｌを照射し、パルスエネルギーを７μＪ〜１２μＪの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルスピッチは１４μｍで一定とし、集光点位置は３４．５μｍで一定とした。その結果、パルス幅によるＨＣ閾値の変化は殆どなかった。また、同じパルスエネルギーで同程度の品質のハーフカットを発生させられた。
【００６１】
更に、図３３の実験結果では、１０μｍ，１２μｍ，１４μｍ，１６μｍ，１８μｍのそれぞれのパルスピッチでレーザ光Ｌを照射し、パルスエネルギーを７μＪ〜１２μＪの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルス幅は５７ｎｓで一定とし、集光点位置は３４．５μｍで一定とした。その結果、パルスピッチによるＨＣ閾値の変化は殆どなかった。また、集光点位置が３４．５μｍの場合には、同じパルスエネルギーで同程度の品質のハーフカットを発生させられた。
【００６２】
次に、ｃ面割れを抑制する他のレーザ加工方法について説明する。まず、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を準備し、切断予定ライン５ａ，５ｍを設定する。続いて、図３４（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に設定された２本の予備ライン５ｐのそれぞれに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、各予備ライン５ｐに沿って予備改質領域７ｐをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この予備改質領域７ｐは、溶融処理領域を含むものとなる。
【００６３】
予備ライン５ｐは、表面１２ａに平行な面内において切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に位置しかつ切断予定ライン５ａ（５ｍ）に平行な方向に延在するラインである。なお、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとにＳｉＣ基板１２の表面１２ａに機能素子が形成されている場合、予備ライン５ｐは、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向から見て、隣り合う機能素子の間の領域内に設定されることが好ましい。
【００６４】
各予備ライン５ｐに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する際には、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）に比べて予備改質領域７ｐからＳｉＣ基板１２に亀裂が発生し難くなるようにする。予備改質領域７ｐは、レーザ光Ｌのパルスエネルギー、パルスピッチ、パルス幅等を小さくすることで、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）に比べてＳｉＣ基板１２に亀裂を発生させ難いものとすることができる。
【００６５】
予備ライン５ｐに沿って予備改質領域７ｐを形成した後に、レーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）をＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ａ（７ｍ）は、溶融処理領域を含むものとなる。切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って改質領域７ａ（７ｍ）を形成した後に、改質領域７ａ（７ｍ）を起点として切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って加工対象物１を切断する。
【００６６】
以上のレーザ加工方法によれば、次のような理由により、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断して、その結果、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断された加工対象物１（すなわち、パワーデバイス）を得ることが可能となる。
【００６７】
すなわち、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってＳｉＣ基板１２の内部に改質領域７ａ（７ｍ）を形成する際には、各予備ライン５ｐに沿ってＳｉＣ基板１２の内部に予備改質領域７ｐが形成されている。そして、予備ライン５ｐは、表面１２ａに平行な面内において切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に位置しかつ切断予定ライン５ａ（５ｍ）に平行な方向に延在している。そのため、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向に亀裂が伸展しても、図３４（ｂ）に示すように予備改質領域７ｐを形成しない場合に比べ、図３４（ａ）に示すように、その亀裂（ｃ面割れ）の伸展が予備改質領域７ｐによって抑制されることになる。これにより、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向に亀裂が伸展し易くなるか否かを考慮せずに、改質領域７ａ（７ｍ）からＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し易くなるようにレーザ光を加工対象物１に照射することができる。なお、予備改質領域７ｐは、切断の起点として機能させる（つまり、予備改質領域７ｐからＳｉＣ基板１２の厚さ方向への亀裂の伸展を促進させる）必要はないことから、ＳｉＣ基板１２に亀裂が発生し難くなるようなレーザ光Ｌの照射によって形成されるので、予備改質領域７ｐの形成時に予備改質領域７ｐからｃ面方向に亀裂が伸展することは容易に抑制することができる。従って、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物を切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って精度良く切断することが可能となる。
【００６８】
また、改質領域７ａ（７ｍ）の形成時に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから所定の距離にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる場合、予備改質領域７ｐの形成時にも、表面１２ａから同じ距離にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることが好ましい。これによれば、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向への亀裂の伸展をより確実に抑制することができる。
【００６９】
なお、各予備ライン５ｐに沿ってＳｉＣ基板１２の内部に予備改質領域７ｐを形成するのと同時に、それらの予備ライン５ｐの間に設定された切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってＳｉＣ基板１２の内部に改質領域７ａ（７ｍ）を形成しても、ｃ面割れの伸展が予備改質領域７ｐによって抑制されることになる。この場合には、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿った改質領域７ａ（７ｍ）の形成に対して、予備ライン５ｐに沿った予備改質領域７ｐの形成を先行させることが好ましい。
【符号の説明】
【００７０】
１…加工対象物、５ａ，５ｍ…切断予定ライン、５ｐ…予備ライン、７ａ，７ｍ…改質領域、７ｐ…予備改質領域、１２…ＳｉＣ基板、１２ａ…表面（主面）、１２ｂ…裏面（主面）、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ（シリコンカーバイド）は、耐熱性、対高電圧性、省電力性に優れたパワーデバイスを製造し得る半導体材料として注目されている。しかし、ＳｉＣは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料であるため、ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物をブレードダイシングによって切断しようとすると、低速度での加工や頻繁なブレードの交換が必要となる。そこで、加工対象物に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ＳｉＣ基板の内部に改質領域を形成し、その改質領域を起点として切断予定ラインに沿って加工対象物を切断するレーザ加工方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５１４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したようなレーザ加工方法によって、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断する場合、次のような課題が存在することを本発明者らは見出した。すなわち、主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ラインに沿ってＳｉＣ基板の内部に第１の改質領域を形成し、主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインに沿ってＳｉＣ基板の内部に第２の改質領域を形成すると、第１の切断予定ラインに沿っての切断精度が第２の切断予定ラインに沿っての切断精度よりも劣化するおそれがあるのである。そして、このことは、第２の改質領域からはＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂が伸展し易いのに対して、第１の改質領域からはＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂が伸展し難いことに起因していることを本発明者らは突き止めた。
【０００５】
そこで、本発明は、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザ加工方法は、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を、主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ライン並びに主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインのそれぞれに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、レーザ光の集光点をＳｉＣ基板の内部に合わせて、第１の切断予定ラインに沿ってレーザ光を加工対象物に照射することにより、第１の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第１の改質領域をＳｉＣ基板の内部に形成する第１の工程と、第１の工程の後に、集光点をＳｉＣ基板の内部に合わせて、第２の切断予定ラインに沿ってレーザ光を加工対象物に照射することにより、第２の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第２の改質領域をＳｉＣ基板の内部に形成する第２の工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このレーザ加工方法では、ＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件が緩やかな第２の改質領域を形成する前に、ＳｉＣ基板の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件がシビアな第１の改質領域を形成する。これにより、第１の改質領域の形成時に、第１の切断予定ラインが第２の切断予定ラインと交差する部分において、第１の改質領域からＳｉＣ基板の厚さ方向への亀裂の伸展が第２の改質領域によって阻害されるのを防止することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することが可能となる。なお、オフ角は０°の場合を含むものとする。この場合、主面はｃ面に平行となる。
【０００８】
本発明のレーザ加工方法は、第２の工程の後に、第１の改質領域を起点として第１の切断予定ラインに沿って加工対象物を切断し、第２の改質領域を起点として第２の切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する第３の工程を更に備えることが好ましい。これによれば、切断予定ラインに沿って精度良く切断された加工対象物を得ることができる。なお、第１の切断予定ラインに沿っての切断の後に第２の切断予定ラインに沿っての切断を実施してもよいし、第２の切断予定ラインに沿っての切断の後に第１の切断予定ラインに沿っての切断を実施してもよい。
【０００９】
本発明のレーザ加工方法においては、第１の改質領域及び第２の改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】レーザ加工前の加工対象物の平面図である。
【図３】図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。
【図７】本発明の一実施形態のレーザ加工方法の対象となる加工対象物の平面図である。
【図８】図７の加工対象物の結晶構造を示す図である。
【図９】図７の加工対象物の一部断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の一部断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態のレーザ加工方法によって切断されたＳｉＣ基板の平面写真を示す図である。
【図１７】ＳｉＣ基板の内部に生じるｃ面割れについて説明するための斜視図である。
【図１８】ｃ面割れが生じたＳｉＣ基板の切断面の写真を示す図である。
【図１９】パルス幅とＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。
【図２０】パルスピッチとＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。
【図２１】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２２】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２３】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２４】パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。
【図２５】パルスピッチとＩＤ閾値との関係を示すグラフである。
【図２６】パルスピッチと加工マージンとの関係を示すグラフである。
【図２７】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２８】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図２９】パルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３０】パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。
【図３１】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３２】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３３】レーザ光入射面近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果を示す表である。
【図３４】本発明の他の実施形態のレーザ加工方法を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
本発明の一実施形態のレーザ加工方法では、切断予定ラインに沿って加工対象物に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加工対象物の内部に改質領域を形成する。そこで、まず、この改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、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。
【００１５】
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。
【００１６】
図２に示すように、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に示すように、加工対象物１の内部に集光点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〜図６に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、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。
【００１７】
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の表面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、要は、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。
【００１８】
ちなみに、ここでのレーザ光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の表面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の表面３が溶融することはない。一般的に、表面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、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
【００１９】
ところで、本実施形態で形成される改質領域は、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）。
【００２０】
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。
【００２１】
また、本実施形態においては、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。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態のレーザ加工方法について詳細に説明する。図７に示すように、加工対象物１は、ＳｉＣ基板１２を備える円形板状（例えば、直径３インチ、厚さ３５０μｍ）のウェハである。図８に示すように、ＳｉＣ基板１２は、六方晶系の結晶構造を有しており、その結晶軸ＣＡは、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して角度θ（例えば４°）傾斜している。つまり、ＳｉＣ基板１２は、角度θのオフ角を有する六方晶系ＳｉＣ基板である。図９に示すように、ＳｉＣ基板１２は、ｃ面とオフ角分の角度θを成す表面（主面）１２ａ及び裏面（主面）１２ｂを有している。ＳｉＣ基板１２においては、ａ面は、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向（図中の二点鎖線）に対して角度θ傾斜しており、ｍ面は、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していない。
【００２４】
図７及び図９に示すように、加工対象物１には、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する複数本の切断予定ライン（第１の切断予定ライン）５ａと、表面１２ａ及びｍ面に平行な方向に延在する複数本の切断予定ライン（第２の切断予定ライン）５ｍと、が格子状（例えば１ｍｍ×１ｍｍ）に設定されている。ＳｉＣ基板１２の表面１２ａには、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとに機能素子が形成されており、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂには、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとにメタル配線が形成されている。機能素子及びメタル配線は、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１が切断されることで得られる個々のチップにおいてパワーデバイスを構成する。なお、ＳｉＣ基板１２には、切断予定ライン５ａと平行な方向にオリエンテーションフラット６ａが形成されており、切断予定ライン５ｍと平行な方向にオリエンテーションフラット６ｍが形成されている。
【００２５】
以上の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って次のように切断する。まず、図１０に示すように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂのメタル配線を覆うように加工対象物１にエキスパンドテープ２３を貼り付ける。続いて、図１１（ａ）に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅で（より好ましくは５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅で）パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように（より好ましくはパルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように）切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域（第１の改質領域）７ａをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ａは、溶融処理領域を含むものとなる。なお、パルスピッチとは、「加工対象物１に対するレーザ光Ｌの集光点Ｐの移動速度」を「パルスレーザ光Ｌの繰り返し周波数」で除した値である。
【００２６】
改質領域７ａの形成についてより詳細には、ＳｉＣ基板１２の表面１２ａをレーザ光入射面としてＳｉＣ基板１２の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させ、切断予定ライン５ａに沿って集光点Ｐを相対的に移動させる。そして、切断予定ライン５ａに沿った集光点Ｐの相対的な移動を１本の切断予定ライン５に対して複数回（例えば８回）行う。このとき、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離を各回で変えることにより、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ａに対して複数列（第１の列数、例えば８列）の改質領域７ａを形成する。ここでは、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａが、表面１２ａに最も近い改質領域７ａよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に（すなわち、レーザ光入射面から遠い順に）改質領域７ａを形成する。なお、改質領域７ａの大きさは、例えばレーザ光Ｌのパルスエネルギーを変化させることで調節することができる。
【００２７】
これにより、各改質領域７ａから発生した亀裂が、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展して互いに繋がるようにする。特に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展した亀裂が、表面１２ａに到達するようにする。これらのことは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料からなるＳｉＣ基板１２を切断予定ライン５ａに沿って精度良く切断する上で極めて重要である。
【００２８】
切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成した後に、図１１（ｂ）に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅で（より好ましくは５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅で）パルス発振されたレーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように（より好ましくはパルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように）切断予定ライン５ｍに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ｍに沿って、切断の起点となる改質領域（第２の改質領域）７ｍをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ｍは、溶融処理領域を含むものとなる。
【００２９】
改質領域７ｍの形成についてより詳細には、ＳｉＣ基板１２の表面１２ａをレーザ光入射面としてＳｉＣ基板１２の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させ、切断予定ライン５ｍに沿って集光点Ｐを相対的に移動させる。そして、切断予定ライン５ｍに沿った集光点Ｐの相対的な移動を１本の切断予定ライン５に対して複数回（例えば６回）行う。このとき、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離を各回で変えることにより、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ｍに対して複数列（第１の列数よりも少ない第２の列数（１列の場合を含む）、例えば６列）の改質領域７ｍを形成する。ここでは、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍが、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に（すなわち、レーザ光入射面から遠い順に）改質領域７ｍを形成する。なお、改質領域７ｍの大きさは、例えばレーザ光Ｌのパルスエネルギーを変化させることで調節することができる。
【００３０】
これにより、各改質領域７ｍから発生した亀裂が、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展して互いに繋がるようにする。特に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に伸展した亀裂が、表面１２ａに到達するようにする。これらのことは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する難加工材料からなるＳｉＣ基板１２を切断予定ライン５ｍに沿って精度良く切断する上で極めて重要である。
【００３１】
切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍを形成した後に、図１２（ａ）に示すように、エキスパンドテープ２３を拡張させ、その状態で、エキスパンドテープ２３を介してＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂに、各切断予定ライン５ｍに沿ってナイフエッジ４１を押し当てる。これにより、改質領域７ｍを起点として切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１をバー状に切断する。このとき、エキスパンドテープ２３が拡張させられた状態にあるため、図１２（ｂ）に示すように、バー状に切断された加工対象物１が互いに離間することになる。
【００３２】
切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断した後に、図１３（ａ）に示すように、引き続きエキスパンドテープ２３が拡張させられた状態で、エキスパンドテープ２３を介してＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂに、各切断予定ライン５ａに沿ってナイフエッジ４１を押し当てる。これにより、改質領域７ａを起点として切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１をチップ状に切断する。このとき、エキスパンドテープ２３が拡張させられた状態にあるため、図１３（ｂ）に示すように、チップ状に切断された加工対象物１が互いに離間することになる。以上のように、加工対象物１が切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってチップ状に切断されて多数のパワーデバイスが得られる。
【００３３】
以上のレーザ加工方法によれば、次のような理由により、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断して、その結果、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断された加工対象物１（すなわち、パワーデバイス）を得ることが可能となる。
【００３４】
まず、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。このような条件で加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すると、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂を伸展させ難くすることができる。更に、パルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すれば、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂をより一層伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂をより一層伸展させ難くすることができる。
【００３５】
また、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させる。これにより、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を確実に伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂を確実に伸展させ難くすることができる。更に、５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させれば、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂をより確実に伸展させ易くする一方で、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に亀裂をより確実に伸展させ難くすることができる。
【００３６】
また、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａを相対的に小さく形成する。これにより、ａ面がＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していても、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａから発生した亀裂が、ａ面方向に伸展して、切断予定ライン５ａから大きくずれた状態で表面１２ａに到達するのを防止することができる。そして、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ａを相対的に大きく形成する。これにより、改質領域７ａからはＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し難い状態にあるものの、表面１２ａに最も近い改質領域７ａから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。また、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍを相対的に大きく形成する。これにより、改質領域７ｍからはＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し易い状態にあることと相俟って、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍから発生した亀裂を表面１２ａ或いはその近傍に到達させることができる。そして、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍを相対的に小さく形成する。これにより、表面１２ａにダメージが生じるのを防止しつつ、改質領域７ｍから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。以上のように、切断予定ライン５ａに沿っては、改質領域７ａから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができ、また、切断予定ライン５ｍに沿っては、改質領域７ｍから表面１２ａに亀裂を確実に到達させることができる。この効果は、後述する改質領域７ａ，７ｍの形成列数や形成順序とは無関係に奏され、後述する改質領域７ａ，７ｍの形成列数や形成順序に従うと、より顕著に奏される。
【００３７】
また、１本の切断予定ライン５ａに沿っては、１本の切断予定ライン５ｍに沿って改質領域７ｍを形成する場合よりも多い列数の改質領域７ａを形成する。これにより、ａ面がＳｉＣ基板１２の厚さ方向に対して傾斜していても、各改質領域７ａの形成時に改質領域７ａからａ面方向に亀裂が大きく伸展するのを防止しつつ、全ての改質領域７ａ間においてＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が繋がり易い状態にすることができる。また、１本の切断予定ライン５ｍに沿っては、１本の切断予定ライン５ａに沿って改質領域７ａを形成する場合よりも少ない列数の改質領域７ｍを形成する。これにより、それぞれの改質領域７ｍの形成時に改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を大きく伸展させることができる。以上のように、切断予定ライン５ａに沿っては、改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させることができ、また、切断予定ライン５ｍに沿っては、改質領域７ｍからＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させることができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや後述する改質領域７ａ，７ｍの形成順序とは無関係に奏され、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや後述する改質領域７ａ，７ｍの形成順序に従うと、より顕著に奏される。
【００３８】
また、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件が緩やかな改質領域７ｍを形成する前に、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させるための条件がシビアな改質領域７ａを形成する。これにより、改質領域７ａの形成時に、切断予定ライン５ａが切断予定ライン５ｍと交差する部分において、改質領域７ａからＳｉＣ基板１２の厚さ方向への亀裂の伸展が改質領域７ｍによって阻害されるのを防止することができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや形成列数とは無関係に奏される。
【００３９】
更に、改質領域７ｍを起点として切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断し、その後に、改質領域７ａを起点として切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断する。これにより、少ない列数の改質領域７ｍの形成によって比較的切断し難いと想定される切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断し、その後に、多い列数の改質領域７ａの形成によって比較的切断し易いと想定される切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断することになる。そのため、切断予定ライン５ｍに沿って加工対象物１を切断するのに要する力と切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１を切断するのに要する力とを均一化し、切断予定ライン５ｍに沿っての切断精度と切断予定ライン５ａに沿っての切断精度とを共により一層向上させることができる。この効果は、前述した改質領域７ａ，７ｍの形成サイズや形成列数とは無関係に奏される。
【００４０】
図１４は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ａに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の切断面の写真を示す図である。また、図１５は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ｍに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の切断面の写真を示す図である。更に、図１６は、上述したレーザ加工方法によって切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って切断されたＳｉＣ基板１２の平面写真を示す図である。ここでは、４°のオフ角を有する厚さ３５０μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を準備した。
【００４１】
まず、図１４に示すように、切断予定ライン５ａに沿っては、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ａに対して８列の改質領域７ａを形成した。そして、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａが、表面１２ａに最も近い改質領域７ａよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に改質領域７ａを形成した。図１４から、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ａの形成によって、改質領域７ａから発生した亀裂の伸展が止められていることが分かる。その結果、切断予定ライン５ａに対する切断面の蛇行は、図１６に示すように、±４μｍ以下に抑えられた。
【００４２】
なお、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離は、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ａから順に、３１４．５μｍ、２８０．０μｍ、２４６．０μｍ、２１２．０μｍ、１７１．５μｍ、１２３．５μｍ、７９．０μｍ、３２．０μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ａから順に、２５μＪ、２５μＪ、２５μＪ、２５μＪ、２０μＪ、１５μＪ、６μＪ、６μＪである。
【００４３】
また、図１５に示すように、切断予定ライン５ｍに沿っては、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に並ぶように１本の切断予定ライン５ｍに対して６列の改質領域７ｍを形成した。そして、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに最も近い改質領域７ｍが、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍよりも小さくなるように、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側から順に改質領域７ｍを形成した。図１５から、表面１２ａに２番目に近い改質領域７ｍの形成によって、改質領域７ｍから発生した亀裂が表面１２ａ或いはその近傍まで伸展していることが分かる。その結果、切断予定ライン５ｍに対する切断面の蛇行は、図１６に示すように、±２μｍ以下に抑えられた。
【００４４】
なお、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離は、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ｍから順に、３１５．５μｍ、２６４．５μｍ、２１３．５μｍ、１５５．０μｍ、９５．５μｍ、３４．５μｍである。また、レーザ光Ｌのパルスエネルギーは、ＳｉＣ基板１２の裏面１２ｂ側の改質領域７ｍから順に、２５μＪ、２５μＪ、２０μＪ、２０μＪ、１５μＪ、７μＪである。
【００４５】
次に、改質領域７ａ，７ｍからＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａに到達する亀裂（以下、「ハーフカット」という）と、改質領域７ａ，７ｍからｃ面方向に伸展する亀裂（以下、「ｃ面割れ」という）との関係について説明する。ここでは、図１７及び図１８に示すように、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂を伸展させようとした場合に、改質領域７ｍに比べ、ハーフカットをより発生させ難くかつｃ面割れをより発生させ易い改質領域７ａを対象として説明する。
【００４６】
図１９は、パルス幅とＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。ここでは、パルス幅を１ｎｓ、１０ｎｓ〜１２０ｎｓの範囲で変化させて、パルス幅ごとにＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンについて評価した。また、図２０は、パルスピッチとＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンとの関係を示す表である。ここでは、パルスピッチを６μｍ〜２２μｍの範囲で変化させて、パルスピッチごとにＩＤ閾値、ＨＣ閾値及び加工マージンについて評価した。
【００４７】
なお、ＩＤ閾値とは、ｃ面割れを発生させ得るレーザ光Ｌのパルスエネルギーの最小値であり、ＩＤ閾値が高いもの（すなわち、ｃ面割れを発生させ難いもの）から順に、優、良、可、不可と評価した。また、ＨＣ閾値とは、ハーフカットを発生させ得るレーザ光Ｌのパルスエネルギーの最小値であり、ＨＣ閾値が低いもの（すなわち、ハーフカットを発生させ易いもの）から順に、優、良、可、不可と評価した。更に、加工マージンとは、ＩＤ閾値とＨＣ閾値との差であり、加工マージンが大きいものから順に、優、良、可、不可と評価した。そして、総合は、ＩＤ閾値、ＨＣ閾値、加工マージンという優先順位で重みづけを行い、優、良、可、不可と評価した。
【００４８】
その結果、図１９に示すように、２０ｎｓ〜１００ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させることが好ましく、５０ｎｓ〜６０ｎｓのパルス幅でレーザ光Ｌをパルス発振させることがより好ましいことが分かった。これらによれば、ｃ面割れの発生を抑制しつつ、ハーフカットの発生を促進することができる。なお、パルス幅が１０ｎｓである場合におけるＩＤ閾値、加工マージン及び総合の各評価は、パルス幅が２０ｎｓである場合よりも不可に近い可であった。
【００４９】
また、図２０に示すように、パルスピッチが１０μｍ〜１８μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することが好ましく、パルスピッチが１１μｍ〜１５μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することがより好ましく、更に、パルスピッチが１２μｍ〜１４μｍとなるように切断予定ライン５ａ，５ｍに沿ってＳｉＣ基板１２にレーザ光Ｌを照射することがより一層好ましいことが分かった。これらによれば、ｃ面割れの発生を抑制しつつ、ハーフカットの発生を促進することができる。なお、パルスピッチが１０μｍのときはＩＤ閾値の評価が可であることから、ｃ面割れの発生の抑制をより重視すれば、パルスピッチは１０μｍよりも大きいことがより好ましい。
【００５０】
図２１〜図２３は、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光した場合におけるパルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。これらの実験結果は、図１９及び図２０に示す評価の根拠となっている。図２１〜図２３の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、４°のオフ角を有する厚さ１００μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光し、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから距離５９μｍの位置に集光点Ｐを合わせた。
【００５１】
以上の実験条件を前提として、レーザ光Ｌのエネルギー（パルスエネルギー）及びパワーと、レーザ光Ｌのパルスピッチとをそれぞれ変化させ、改質領域７ａ並びにハーフカット及びｃ面割れの状態を観察した。図２１〜図２３では、それぞれ、レーザ光Ｌのパルス幅を２７ｎｓ、４０ｎｓ、５７ｎｓとし、レーザ光Ｌのパルス幅（切り返し周波数）を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３５ｋＨｚとした。
【００５２】
図２１〜図２３の実験結果において、ＳＴは、ハーフカットが発生しなかったことを示し、ＨＣは、ハーフカットが発生したことを示す。また、ＩＤは、ｃ面割れが発生したことを示し、ＬＶ１〜ＬＶ３は、ｃ面割れの発生規模を示す。２本の切断予定ライン５ａのそれぞれに沿って改質領域７ａを形成した場合に、４０ｍｍの領域（２０ｍｍ×２本の領域）に対して、ｃ面割れの発生領域が１５０μｍ未満だったときをＬＶ１とし、ｃ面割れの発生領域が４５０μｍ未満だったときをＬＶ２とし、ｃ面割れの発生領域が４５０μｍ以上だったときをＬＶ３とした。ＬＶ１では、切断予定ライン５ａに垂直な方向へのｃ割れの伸展が１０μｍ〜２０μｍとなったのに対し、ＬＶ２，ＬＶ３では、切断予定ライン５ａに垂直な方向へのｃ割れの伸展が最大で１００μｍ程度となった。
【００５３】
図２４は、パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。また、図２５は、パルスピッチとＩＤ閾値との関係を示すグラフである。更に、図２６は、パルスピッチと加工マージンとの関係を示すグラフである。これらのグラフは、図２１〜図２３の実験結果に基づいて作成したものである。図２４及び図２５に示すように、パルス幅が大きくなると、ＨＣ閾値及びＩＤ閾値の両方が上昇するが、ＨＣ閾値の劣化（上昇）に比べ、ＩＤ閾値の向上（上昇）の効果が大きくなった。これは、図２６に示すように、パルス幅が大きくなると、加工マージンが大きくなることを意味する。例えば、パルス幅２７ｎｓ及びパルス幅５７ｎｓに着目した場合、パルスピッチが１２μｍのときに、ＨＣ閾値は、１５μＪから１７μＪに２μＪ分劣化（上昇）しているのに対し、ＩＤ閾値は、１７μＪから２９μＪに１２μＪ分向上（上昇）している。そして、パルス幅４０ｎｓの場合には、パルス幅２７ｎｓの場合に比べ、パルスピッチ１０μｍ〜１６μｍの範囲で加工マージンの大幅な向上が認められた。また、パルス幅５７ｎｓの場合には、パルス幅２７ｎｓの場合に比べ、パルスピッチ６μｍ〜２０μｍの範囲で加工マージンの大幅な向上が認められた。
【００５４】
図２７〜図２９は、レーザ光Ｌを開口数０．６で集光した場合におけるパルス幅及びパルスピッチの加工マージンの実験結果を示す表である。これらの実験結果は、図１９及び図２０に示す評価の根拠となっている。図２７〜図２９の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する厚さ３５０μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．６で集光し、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから距離５０μｍの位置に集光点Ｐを合わせた。
【００５５】
以上の実験条件を前提として、レーザ光Ｌのエネルギー（パルスエネルギー）及びパワーと、レーザ光Ｌのパルスピッチとをそれぞれ変化させ、改質領域７ａ並びにハーフカット及びｃ面割れの状態を観察した。図２７〜図２９では、それぞれ、レーザ光Ｌのパルス幅を２７ｎｓ、４０ｎｓ、５７ｎｓとし、レーザ光Ｌのパルス幅（切り返し周波数）を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３５ｋＨｚとした。
【００５６】
図２７〜図２９の実験結果において、ＳＴは、ハーフカットが発生しなかったことを示し、ＨＣは、ハーフカットが発生したことを示す。また、ＩＤは、ｃ面割れが発生したことを示し、ＬＶ１〜ＬＶ３は、ｃ面割れの発生規模を示す。ＬＶ１〜ＬＶ３の基準は、上述した図２１〜図２３の実験結果の場合と同様である。更に、ＯＤは、レーザ光Ｌのエネルギーを大きくしたときに、改質領域７ａも大きくなり、それに起因して暴れた亀裂が切断予定ライン５ａから大きく外れてＳｉＣ基板１２の表面１２ａに到達したことを示す。この場合には、ｃ面割れについて評価しなかった。ただし、パルス幅４０ｎｓ及びパルス幅５７ｎｓでは、パルスピッチ１２μｍ以上で大規模なｃ面割れは発生しなかった。
【００５７】
図３０は、パルスピッチとＨＣ閾値との関係を示すグラフである。このグラフは、図２７〜図２９の実験結果に基づいて作成したものである。図３０に示すように、パルス幅５７ｎｓの場合には、パルス幅４０ｎｓの場合に比べ、ＨＣ閾値が２μＪ〜４μＪ程度発生し難くなった。上述した開口数０．８の場合に比べ、開口数０．６の場合には、レーザ光Ｌの集光点Ｐで収差の影響が小さくなるため、パルス幅５７ｎｓの場合とパルス幅４０ｎｓの場合とでは、同程度のＨＣ閾値となった。このことから、収差補正を行えば、パルス幅が大きくても（少なくとも６０ｎｓまでは）ＨＣ閾値は劣化しないといえる。
【００５８】
次に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａの近傍でのＨＣ品質の加工マージンの実験結果について説明する。図３１〜図３３の実験結果を得たときの実験条件は、次のとおりである。まず、４°のオフ角を有する厚さ１００μｍの六方晶系ＳｉＣ基板１２を対象とし、表面１２ａ及びａ面に平行な方向に延在する切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点Ｐを移動させた。また、レーザ光Ｌを開口数０．８で集光した。
【００５９】
まず、図３１の実験結果では、２７ｎｓ，４０ｎｓ，５０ｎｓ，５７ｎｓのそれぞれのパルス幅でレーザ光Ｌを照射し、集光点位置４０．６μｍでハーフカットが発生し、かつ集光点位置４０．６μｍでハーフカットが発生しないエネルギー（パルスエネルギー）を用いて、集光点位置を２５．３μｍ〜４０．６μｍの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルスピッチは１４μｍで一定とした。なお、集光点位置とは、表面１２ａから集光点Ｐの位置までの距離である。その結果、パルス幅によるハーフカットの品質の劣化は殆どなく、パルス幅２７ｎｓ〜５７ｎｓにおいて高品質の（切断予定ラインに対するハーフカットの蛇行が小さい）ハーフカットを発生させられた。また、加工マージンは、パルス幅が大きいほど大きくなった。パルス幅が小さいと、一部のハーフカットで枝分かれや割れ（ＯＤ）が発生し易くなった。
【００６０】
また、図３２の実験結果では、２７ｎｓ，４０ｎｓ，５０ｎｓ，５７ｎｓのそれぞれのパルス幅でレーザ光Ｌを照射し、パルスエネルギーを７μＪ〜１２μＪの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルスピッチは１４μｍで一定とし、集光点位置は３４．５μｍで一定とした。その結果、パルス幅によるＨＣ閾値の変化は殆どなかった。また、同じパルスエネルギーで同程度の品質のハーフカットを発生させられた。
【００６１】
更に、図３３の実験結果では、１０μｍ，１２μｍ，１４μｍ，１６μｍ，１８μｍのそれぞれのパルスピッチでレーザ光Ｌを照射し、パルスエネルギーを７μＪ〜１２μＪの範囲で変化させてハーフカットの状態を観察した。レーザ光Ｌのパルス幅は５７ｎｓで一定とし、集光点位置は３４．５μｍで一定とした。その結果、パルスピッチによるＨＣ閾値の変化は殆どなかった。また、集光点位置が３４．５μｍの場合には、同じパルスエネルギーで同程度の品質のハーフカットを発生させられた。
【００６２】
次に、ｃ面割れを抑制する他のレーザ加工方法について説明する。まず、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を準備し、切断予定ライン５ａ，５ｍを設定する。続いて、図３４（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に設定された２本の予備ライン５ｐのそれぞれに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、各予備ライン５ｐに沿って予備改質領域７ｐをＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この予備改質領域７ｐは、溶融処理領域を含むものとなる。
【００６３】
予備ライン５ｐは、表面１２ａに平行な面内において切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に位置しかつ切断予定ライン５ａ（５ｍ）に平行な方向に延在するラインである。なお、切断予定ライン５ａ，５ｍによって画定された領域ごとにＳｉＣ基板１２の表面１２ａに機能素子が形成されている場合、予備ライン５ｐは、ＳｉＣ基板１２の厚さ方向から見て、隣り合う機能素子の間の領域内に設定されることが好ましい。
【００６４】
各予備ライン５ｐに沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する際には、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）に比べて予備改質領域７ｐからＳｉＣ基板１２に亀裂が発生し難くなるようにする。予備改質領域７ｐは、レーザ光Ｌのパルスエネルギー、パルスピッチ、パルス幅等を小さくすることで、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）に比べてＳｉＣ基板１２に亀裂を発生させ難いものとすることができる。
【００６５】
予備ライン５ｐに沿って予備改質領域７ｐを形成した後に、レーザ光Ｌの集光点ＰをＳｉＣ基板１２の内部に合わせて、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってレーザ光Ｌを加工対象物１に照射する。これにより、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って、切断の起点となる改質領域７ａ（７ｍ）をＳｉＣ基板１２の内部に形成する。この改質領域７ａ（７ｍ）は、溶融処理領域を含むものとなる。切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って改質領域７ａ（７ｍ）を形成した後に、改質領域７ａ（７ｍ）を起点として切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って加工対象物１を切断する。
【００６６】
以上のレーザ加工方法によれば、次のような理由により、ｃ面とオフ角分の角度を成す表面１２ａを有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物１を切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断して、その結果、切断予定ライン５ａ，５ｍに沿って精度良く切断された加工対象物１（すなわち、パワーデバイス）を得ることが可能となる。
【００６７】
すなわち、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってＳｉＣ基板１２の内部に改質領域７ａ（７ｍ）を形成する際には、各予備ライン５ｐに沿ってＳｉＣ基板１２の内部に予備改質領域７ｐが形成されている。そして、予備ライン５ｐは、表面１２ａに平行な面内において切断予定ライン５ａ（５ｍ）の両側に位置しかつ切断予定ライン５ａ（５ｍ）に平行な方向に延在している。そのため、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向に亀裂が伸展しても、図３４（ｂ）に示すように予備改質領域７ｐを形成しない場合に比べ、図３４（ａ）に示すように、その亀裂（ｃ面割れ）の伸展が予備改質領域７ｐによって抑制されることになる。これにより、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向に亀裂が伸展し易くなるか否かを考慮せずに、改質領域７ａ（７ｍ）からＳｉＣ基板１２の厚さ方向に亀裂が伸展し易くなるようにレーザ光を加工対象物１に照射することができる。なお、予備改質領域７ｐは、切断の起点として機能させる（つまり、予備改質領域７ｐからＳｉＣ基板１２の厚さ方向への亀裂の伸展を促進させる）必要はないことから、ＳｉＣ基板１２に亀裂が発生し難くなるようなレーザ光Ｌの照射によって形成されるので、予備改質領域７ｐの形成時に予備改質領域７ｐからｃ面方向に亀裂が伸展することは容易に抑制することができる。従って、ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板１２を備える板状の加工対象物を切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿って精度良く切断することが可能となる。
【００６８】
また、改質領域７ａ（７ｍ）の形成時に、ＳｉＣ基板１２のレーザ光入射面である表面１２ａから所定の距離にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる場合、予備改質領域７ｐの形成時にも、表面１２ａから同じ距離にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることが好ましい。これによれば、改質領域７ａ（７ｍ）からｃ面方向への亀裂の伸展をより確実に抑制することができる。
【００６９】
なお、各予備ライン５ｐに沿ってＳｉＣ基板１２の内部に予備改質領域７ｐを形成するのと同時に、それらの予備ライン５ｐの間に設定された切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿ってＳｉＣ基板１２の内部に改質領域７ａ（７ｍ）を形成しても、ｃ面割れの伸展が予備改質領域７ｐによって抑制されることになる。この場合には、切断予定ライン５ａ（５ｍ）に沿った改質領域７ａ（７ｍ）の形成に対して、予備ライン５ｐに沿った予備改質領域７ｐの形成を先行させることが好ましい。
【符号の説明】
【００７０】
１…加工対象物、５ａ，５ｍ…切断予定ライン、５ｐ…予備ライン、７ａ，７ｍ…改質領域、７ｐ…予備改質領域、１２…ＳｉＣ基板、１２ａ…表面（主面）、１２ｂ…裏面（主面）、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を、前記主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ライン並びに前記主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインのそれぞれに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、
レーザ光の集光点を前記ＳｉＣ基板の内部に合わせて、前記第１の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を前記加工対象物に照射することにより、前記第１の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第１の改質領域を前記ＳｉＣ基板の内部に形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記集光点を前記ＳｉＣ基板の内部に合わせて、前記第２の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を前記加工対象物に照射することにより、前記第２の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第２の改質領域を前記ＳｉＣ基板の内部に形成する第２の工程と、を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第２の工程の後に、前記第１の改質領域を起点として前記第１の切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断し、前記第２の改質領域を起点として前記第２の切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する第３の工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記第１の改質領域及び前記第２の改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
【請求項１】
ｃ面とオフ角分の角度を成す主面を有する六方晶系ＳｉＣ基板を備える板状の加工対象物を、前記主面及びａ面に平行な方向に延在する第１の切断予定ライン並びに前記主面及びｍ面に平行な方向に延在する第２の切断予定ラインのそれぞれに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、
レーザ光の集光点を前記ＳｉＣ基板の内部に合わせて、前記第１の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を前記加工対象物に照射することにより、前記第１の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第１の改質領域を前記ＳｉＣ基板の内部に形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記集光点を前記ＳｉＣ基板の内部に合わせて、前記第２の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を前記加工対象物に照射することにより、前記第２の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第２の改質領域を前記ＳｉＣ基板の内部に形成する第２の工程と、を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第２の工程の後に、前記第１の改質領域を起点として前記第１の切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断し、前記第２の改質領域を起点として前記第２の切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する第３の工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記第１の改質領域及び前記第２の改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１４６８７５（Ｐ２０１２−１４６８７５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１８４（Ｐ２０１１−５１８４）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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