特開 2022-175767 レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、データ生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175767

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、データ生成方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/53 20140101AFI20221117BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20221117BHJP

   H01L 21/304 20060101ALN20221117BHJP

【ＦＩ】

B23K26/53

B23K26/00 P

B23K26/00 M

H01L21/304 611Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082445

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】杉本 陽

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA02

4E168CA06

4E168CB03

4E168CB22

4E168CB24

4E168DA40

4E168DA43

4E168JA12

4E168JA14

5F057BA19

5F057BB40

5F057BC06

5F057CA02

5F057DA22

5F057EC07

5F057EC10

5F057GB02

5F057GB17

(57)【要約】

【課題】加工特性の機差を抑制可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置１は、基板１０にレーザ光Ｌを照射する加工処理と、基板１０に観察用透過光Ｌ０を照射すると共に基板１０からの観察用透過光Ｌ０を撮像し、基板１０の加工特性を取得する特性取得処理と、レーザ光Ｌのパルス幅の調整を行う調整処理と、を実行する制御部５を備える。調整処理では、制御部５は、基準パルス幅と基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データに基づいて、特性取得処理において取得された加工特性が基準加工特性に一致しない場合に、加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面及び前記第１主面の反対側の第２主面を含む基板に対して、加工用レーザ光を照射するレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザ光を前記第２主面側から前記基板に照射する加工用照射部と、
前記基板に観察用透過光を前記第２主面側から照射する観察用照射部と、
前記基板からの前記観察用透過光を撮像する撮像素子と、
前記加工用照射部を制御することによって、前記基板に前記加工用レーザ光を照射する加工処理と、前記観察用照射部及び前記撮像素子を制御することによって、前記基板に前記観察用透過光を照射すると共に前記基板からの前記観察用透過光を撮像し、前記加工処理での前記基板への加工特性を取得する特性取得処理と、前記加工特性に応じて前記加工用レーザ光のパルス幅の調整を行う調整処理と、を実行する制御部と、
を備え、
前記調整処理では、前記制御部は、基準パルス幅と前記基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データに基づいて、前記特性取得処理において取得された前記加工特性が前記基準加工特性に一致しない場合に、前記加工特性が前記基準加工特性に一致するように前記加工用レーザ光のパルス幅を調整する、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記加工用レーザ光を検出して前記加工用レーザ光のパルス波形を取得するパルス波形センサを備え、
前記制御部は、前記加工用照射部から出射された前記加工用レーザ光を前記パルス波形センサにより検出して前記パルス波形を取得することによって、前記加工用レーザ光のパルス幅の設定値と当該設定値における前記加工用レーザ光のパルス幅の実測値とを取得するパルス幅取得処理を、前記設定値を変更しながら複数回実行することにより、前記加工用レーザ光のパルス幅の複数の前記設定値のそれぞれに対応付けられた複数の前記実測値を取得すると共に、前記基準データに基づいて、複数の前記実測値のうち前記基準パルス幅に最も近い前記実測値となる前記設定値を仮設定値として決定し、
前記加工処理では、前記制御部は、前記加工用レーザ光のパルス幅の前記設定値を前記仮設定値とする、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記基準データは、前記基準加工特性として、前記加工用レーザ光が照射された基準対象物の画像である基準画像を含み、
前記特性取得処理では、前記制御部は、前記加工用レーザ光が照射された前記基板を、前記観察用透過光を用いて撮像することにより、当該基板の画像である加工画像を前記加工特性として取得し、
前記調整処理では、前記制御部は、画像処理により前記基準画像と前記加工画像とが一致しない場合に、前記基準画像と前記加工画像とが一致するように前記加工用レーザ光のパルス幅を調整する、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

画像を表示する表示部と、
入力を受け付ける入力受付部と、
を備え、
前記基準データは、前記基準加工特性として、前記加工用レーザ光が照射された基準対象物の画像である基準画像を含み、
前記特性取得処理では、前記制御部は、前記加工用レーザ光の照射がされた前記基板を、前記観察用透過光を用いて撮像することにより、当該基板の画像である加工画像を前記加工特性として取得し、
前記調整処理では、前記制御部は、前記表示部に前記基準画像及び前記加工画像を表示させると共に、前記加工用レーザ光のパルス幅が、前記入力受付部が入力を受け付けた値となるように当該パルス幅を調整する、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

第１主面及び前記第１主面の反対側の第２主面を含む基板に対して、加工用レーザ光を照射するレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザ光を前記第２主面側から前記基板に照射する加工用照射部と、
前記基板に観察用透過光を前記第２主面側から照射する観察用照射部と、
前記基板からの前記観察用透過光を撮像する撮像素子と、
前記加工用照射部を制御することによって、前記基板に前記加工用レーザ光を照射する加工処理と、前記観察用照射部及び前記撮像素子を制御することによって、前記基板に前記観察用透過光を照射すると共に前記基板からの前記観察用透過光を撮像し、前記加工処理での前記基板の加工特性を取得する特性取得処理と、を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、基準パルス幅と前記基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データと前記特性取得処理において取得された前記加工特性との比較に係る情報を提示する、
レーザ加工装置。

【請求項6】

第１主面及び前記第１主面の反対側の第２主面を含む基板に対して、加工用レーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
前記第２主面側から前記基板に加工用レーザ光を照射する加工工程と、
前記第２主面側から前記基板に観察用透過光を照射すると共に前記基板からの前記観察用透過光を撮像し、前記加工工程での前記基板への加工特性を取得する特性取得工程と、
前記加工特性に応じて前記加工用レーザ光のパルス幅の調整を行う調整工程と、
を備え、
前記調整工程では、基準パルス幅と前記基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データに基づいて、前記特性取得工程で取得された前記加工特性が前記基準加工特性に一致しない場合に、前記加工特性が前記基準加工特性に一致するように前記加工用レーザ光のパルス幅を調整する、
レーザ加工方法。

【請求項7】

基板に対して、加工用レーザ光を照射するレーザ加工において、前記加工用レーザ光のパルス幅の調整の基準となる基準データを生成するデータ生成方法であって、
基準対象物に前記加工用レーザ光を照射する基準加工工程と、
前記基準対象物に観察用透過光を照射すると共に前記基準対象物からの前記観察用透過光を撮像することによって、前記基準加工工程での前記基準対象物への加工特性である基準加工特性を取得する基準特性取得工程と、
前記基準特性取得工程で得られた前記基準加工特性に対して、当該基準加工特性が得られたときの前記加工用レーザ光のパルス幅を基準パルス幅として対応付けることにより、基準加工特性と当該基準加工特性に対応付けられた前記基準パルス幅とを含む前記基準データを生成する生成工程と、
を備えるデータ生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、データ生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、レーザ加工方法の一例として、レーザリフトオフ法が記載されている。この方法では、エピウェハと支持基板とが接合されて構成される対象物の加工が行われる。エピウェハは、サファイア基板と、サファイア基板の第１主面に形成されたＧａＮ系エピタキシャル結晶層と、を含む。支持基板としては、ｐ型シリコン基板に対して、Ｔｉ／Ｐｔの積層構造を形成したオーミック電極、及び、オーミック電極側からＡｕ／ＡｕＳｎを積層した接合金属を成膜したものが用いられる。エピウェハと支持基板とは、接合金属層を介して接合される。特許文献１に記載の方法では、サファイア基板の第１主面の反対側の第２主面側からレーザ光を照射する。レーザ光は、サファイア基板の内部の所定位置に集光され、第１主面に対して平行な方向に移動（走査）されて剥離界面を形成する。レーザ光は、尖頭出力の高いパルスレーザであることが望ましいとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－０４０５６４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、上記のレーザリフトオフやその他のレーザ光の加工であって、所定の剥離界面を形成して対象物の剥離を行う場合がある。その場合、その加工装置において、レーザ光を対象物に向けて集光するための対物レンズの種類や、対物レンズに入射するレーザ光のビーム径等の各種の仕様や設定が変更されると、対象物の加工閾値（レーザ光のエネルギ）も変化する。したがって、複数の加工装置を併用してレーザ加工を行う場合には、それぞれの加工装置での加工特性に機差が生じるおそれがある。このように、上記技術分野にあっては、機差を抑制する要求がある。

【0005】

本開示は、加工特性の機差を抑制可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、データ生成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】

本開示に係るレーザ加工装置は、第１主面及び第１主面の反対側の第２主面を含む基板に対して、加工用レーザ光を照射するレーザ加工装置であって、加工用レーザ光を第２主面側から基板に照射する加工用照射部と、基板に観察用透過光を第２主面側から照射する観察用照射部と、基板からの観察用透過光を撮像する撮像素子と、加工用照射部を制御することによって、基板に加工用レーザ光を照射する加工処理と、観察用照射部及び撮像素子を制御することによって、基板に観察用透過光を照射すると共に基板からの観察用透過光を撮像し、加工処理での基板への加工特性を取得する特性取得処理と、加工特性に応じて加工用レーザ光のパルス幅の調整を行う調整処理と、を実行する制御部と、を備え、調整処理では、制御部は、基準パルス幅と基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データに基づいて、特性取得処理において取得された加工特性が基準加工特性に一致しない場合に、加工特性が基準加工特性に一致するように加工用レーザ光のパルス幅を調整する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、加工特性の機差を抑制可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、データ生成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示されたレーザ加工装置でのレーザ加工の対象物を示す模式図である。

【図3】図１に示されたレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】図３に示されたレーザ加工方法の一工程を示す模式図である。

【図5】図５は、複数のレーザ加工装置で剥離加工を行った場合の加工特性（加工結果）を示す表である。

【図6】図６は、加工後の機能素子層をＺ方向からみた状態を示す模式図である。

【図7】図７は、一実施形態に係るレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、パルス波形を示すグラフである。

【図9】一実施形態に係るレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図10】図１０は、パルス幅の調整結果を示す表である。

【図11】図１１は、第１変形例に係るレーザ加工装置を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２変形例に係るレーザ加工装置を示す模式図である。

【図13】図１３は、第２変形例に係る観察用ヘッドの変形例を示す模式図である。

【図14】図１４は、第３変形例に係るレーザ加工装置を示す模式図である。

【図15】図１５の（ａ）は、機能素子層の一部領域に改質領域を形成する第１例を説明するための対象物の平面図及び断面図である。図１５の（ｂ）は、機能素子層の一部領域に改質領域を形成する第２例を説明するための対象物の平面図及び断面図である。

【図16】図１６の（ａ）は、機能素子層の一部領域に改質領域を形成する第３例を説明するための対象物の平面図及び断面図である。図１６の（ｂ）は、機能素子層の一部領域に改質領域を形成する第４例を説明するための対象物の平面図及び断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0010】

図１に示すように、レーザ加工装置１は、基板１０にレーザ光（加工用レーザ光）Ｌを照射することで基板１０に改質領域を形成するための装置である。なお、以下の説明では、互いに直交する３方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向という場合がある。一例として、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に直交する第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向であって基板１０の厚さ方向である。

【0011】

図２に示すように、基板１０は、第１基板１１と機能素子層１２と第２基板１３とを有する。第１基板１１、機能素子層１２、及び第２基板１３は、Ｚ方向に沿ってこの順で積層するように配置されている。第１基板１１及び第２基板１３は、例えば、円板状に形成されたウェハである。第１基板１１及び第２基板１３は、一例として、シリコン基板等の半導体基板、圧電材料で形成された圧電材料基板、及び、ガラスで形成されたガラス基板等である。

【0012】

第１基板１１及び第２基板１３には、結晶方位を示すノッチ又はオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。第１基板１１は、表面（第１主面）１１ａ、及び、表面１１ａの反対側の裏面（第２主面）１１ｂを含む。第２基板１３は、表面１３ａ、及び、表面１３ａの反対側の裏面１３ｂを含む。第１基板１１及び第２基板１３は、互いの表面１１ａ，１３ａが互いに対向するように配置されている。

【0013】

機能素子層１２は、第１基板１１の表面１１ａ側に設けられている。機能素子層１２は、第２基板１３の表面１３ａ側に設けられている。すなわち、機能素子層１２は、第１基板１１と第２基板１３との間に介在されている。機能素子層１２は、複数の機能素子を含む。機能素子は、例えば、配線用素子、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。機能素子は、複数の層１２ａがスタックされて３次元的に構成される場合、及び、マトリックス状に配列される場合がある。

【0014】

機能素子層１２を構成する複数の層１２ａは、例えば、Ｚ方向に沿って積層された複数の金属層及び複数の非金属層を含む場合がある。金属層は、例えば、Ｔｉ（チタン）層及びＳｎ（すず）層等である。非金属層は、例えば、酸化膜層及び窒化膜層等である。一例として、非金属層は、ＳｉＯ（一酸化シリコン）等のシリコン酸化膜を含む酸化膜層、及び、ＳｉＣＮ（シリコンカーボンナイトライド）等の層を含むことができる。金属層及び非金属層は、例えば、成膜処理（スパッタリング、蒸着、及び／又は、ＣＶＤ等）、エッチング処理（ドライエッチング、及び／又は、ウェットエッチング）、並びに、研磨処理等によって、表面１１ａ，１３ａ上に形成され得る。

【0015】

基板１０には、剥離予定面としての仮想面Ｍ１が設定されている。仮想面Ｍ１は、改質領域の形成を予定する面である。仮想面Ｍ１は、基板１０のレーザ光Ｌの入射面である裏面１１ｂに対向する面である。仮想面Ｍ１は、裏面１１ｂに平行な面であり、例えば円形状を呈している。仮想面Ｍ１は、仮想的な領域であり、平面に限定されず、曲面ないし３次元状の面であってもよい。仮想面Ｍ１の設定は、例えば、ユーザが入力部を介して行ってもよい。仮想面Ｍ１は、座標指定されてものであってもよい。

【0016】

レーザ加工装置１は、基板１０の集光点（少なくとも集光領域の一部）を合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、基板１０の機能素子層１２の内部において、仮想面Ｍ１に沿って改質領域を形成する。レーザ加工装置１は、基板１０に対して、剥離加工を含むレーザ加工を施す。剥離加工は、基板１０の一部分を剥離するための加工である。レーザ加工装置１は、レーザデボンディング装置としての機能を有する。

【0017】

レーザ加工装置１は、支持部２、レーザ加工ヘッド（加工用照射部、観察用照射部）３、移動機構４、制御部５、及び、表示部６を備えている。支持部２は、例えば吸着等により基板１０を支持する。支持部２は、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向のそれぞれに沿って移動可能とされ得る。支持部２には、裏面１１ｂがレーザ加工ヘッド３側になるように基板１０が支持される。支持部２は、Ｚ方向に沿った回転軸を中心として回転可能とされ得る。

【0018】

レーザ加工ヘッド３は、加工用光源３１、観察用光源３２、集光部３３、第１撮像素子３４、パルス波形センサ４１、及び、ミラー４２を有する。加工用光源３１は、例えばパルス発振方式によって、加工用のレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌは、機能素子層１２に吸収性を有する波長域のレーザ光である。加工用光源３１としては、例えば、固体パルスレーザ装置が用いられ、レーザ光Ｌの波長は、第１基板１１に透過性を有する波長であり、第１基板１１がサファイヤやガラスからなる場合には、例えば３５５ｎｍである。観察用光源３２は、観察用透過光Ｌ０を出射する。観察用透過光Ｌ０は、第１基板１１に透過性を有する波長域の光である。観察用光源３２としては、特に限定されず、観察用透過光Ｌ０を出射可能な種々の光源が用いられ得る。

【0019】

集光部３３は、レーザ光Ｌ及び観察用透過光Ｌ０を、支持部２に支持された基板１０に向けて集光する。ここでは、加工用光源３１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラーＨ１によって反射され、集光部３３に入射する。また、観察用光源３２から出射された観察用透過光Ｌ０は、ダイクロイックミラーＨ２によって反射されてダイクロイックミラーＨ１を透過し、集光部３３に入射する。集光部３３は、そのように入射したレーザ光Ｌ及び観察用透過光Ｌ０を基板１０に向けて集光する。

【0020】

集光部３３は、例えば複数の集光用レンズからなるレンズユニットを含んで構成される（ただし、単レンズであってもよい）。集光部３３のレンズユニットとしては、例えば、低ＮＡ（numerical aperture）のレンズユニットを利用することができる。なお、集光部３３は、レンズユニットをＺ方向に沿って駆動する圧電素子等の駆動機構を有していてもよい。低ＮＡとしては、例えば０．１～０．６が挙げられる。

【0021】

第１撮像素子３４は、観察用透過光Ｌ０に感度を有する撮像素子である。第１撮像素子３４は、基板１０（機能素子層１２）からの観察用透過光Ｌ０を撮像する。より具体的には、第１撮像素子３４は、観察用透過光Ｌ０の照射（集光部３３による観察用透過光Ｌ０の基板１０への集光）に応じた反射光を受光する。ここでは、基板１０に照射されて機能素子層１２で反射された観察用透過光Ｌ０の反射光が、集光部３３及びダイクロイックミラーＨ１，Ｈ２を介して第１撮像素子３４で検出（撮像）される。これにより、第１撮像素子３４は、観察用透過光Ｌ０による機能素子層１２の画像を取得する。第１撮像素子３４は、取得した画像を制御部５に出力する。

【0022】

また、第１撮像素子３４は、レーザ光Ｌに感度を有する。第１撮像素子３４は、レーザ光Ｌの照射（集光部３３によるレーザ光Ｌの基板１０への集光）に応じた反射光を受光する。ここでは、基板１０に照射されて反射されたレーザ光Ｌの反射光が、集光部３３及びダイクロイックミラーＨ１，Ｈ２を介して第１撮像素子３４で検出（撮像）される。これにより、第１撮像素子３４は、レーザ光Ｌのビーム形状に係る画像を取得する。第１撮像素子３４は、得られた画像に関する情報を制御部５に出力する。

【0023】

ミラー４２は、加工用光源３１から集光部３３に向かうレーザ光Ｌの一部を分岐する。パルス波形センサ４１は、ミラー４２により分岐されたレーザ光Ｌの一部の入射を受けることによって、レーザ光Ｌのパルス波形を取得する。パルス波形センサ４１は、得られたパルス波形に関する情報を制御部５に出力する。パルス波形センサ４１としては、例えば、フォトダイオードタイプやオートコリレータータイプのものが使用され得る。なお、パルス波形センサ４１は、レーザ光ＬのうちのダイクロイックミラーＨ１を透過した一部の入射を受けるように構成されていてもよい。この場合、ミラー４２は不要となる。

【0024】

以上のようなレーザ加工ヘッド３は、レーザ光Ｌと観察用透過光Ｌ０とを同軸で出射するように構成されている。したがって、レーザ加工ヘッド３は、加工用のレーザ光Ｌを裏面１１ｂ側から機能素子層１２に照射する加工用照射部と、第１基板１１を透過する観察用透過光Ｌ０を裏面１１ｂ側から機能素子層１２に照射する観察用照射部と、を構成している。レーザ加工ヘッド３は、レーザ光Ｌを変調するための空間光変調器を備えていてもよい。

【0025】

移動機構４は、支持部２及びレーザ加工ヘッド３の少なくとも一方を、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って移動させる機構を含む。移動機構４は、レーザ光Ｌの集光点がＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って移動するように、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により支持部２及びレーザ加工ヘッド３の少なくとも一方を駆動することができる。移動機構４は、観察用透過光Ｌ０の集光点（焦点）がＺ方向に沿って移動するように、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により支持部２及びレーザ加工ヘッド３の少なくとも一方を駆動することができる。さらに、移動機構４は、レーザ光Ｌの集光点が回転軸周りのθ方向に沿って移動するように、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により支持部２を回転駆動することができる。

【0026】

制御部５は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部５は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部５では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御することにより。後述する各処理を実行することができる。

【0027】

表示部６は、例えばモニタ等である。表示部６は、制御部５により制御され、第１撮像素子３４からの情報（例えば撮像結果）を表示する。より具体的には、表示部６は、観察用透過光Ｌ０による機能素子層１２の画像を表示することができる。また、表示部６は、レーザ光Ｌのビーム形状やパルス幅を示す情報を表示することができる。表示部６としては特に限定されず、公知の種々の表示装置を用いることができる。

【0028】

引き続いて、レーザ加工装置１によるレーザ加工方法の一例について説明する。ここでは、レーザ加工装置１を用いて、基板１０を機能素子層１２において剥離する剥離加工の例を説明する。

【0029】

図３に示されるように、この方法では、まず、基板１０を支持部２に取り付け、基板１０を支持部２にて支持する（工程Ｓ１１）。工程Ｓ１１では、第１基板１１の裏面１１ｂをレーザ光Ｌの入射面とするため、裏面１１ｂがレーザ加工ヘッド３側に臨むように支持部２上に基板１０を支持する。続いて、レーザ加工位置を設定する（工程Ｓ１２）。ここでは、レーザ加工位置として、基板１０の厚さ方向（表面１１ａ及び裏面１１ｂに交差する方向）であるＺ方向に関するレーザ光Ｌの集光点の位置を設定する。

【0030】

続いて、図４に示されるように、レーザ加工を実施する（工程Ｓ１３）。この工程Ｓ１３では、第１基板１１の裏面１１ｂ側から、レーザ加工ヘッド３によりレーザ光Ｌを基板１０に照射する。より具体的には、制御部５が移動機構４を制御することにより、工程Ｓ１２で設定されたレーザ加工位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するようにレーザ加工ヘッド３をＺ方向に沿って移動させる。その状態において、制御部５がレーザ加工ヘッド３を制御することにより、基板１０にレーザ光Ｌを照射し、機能素子層１２にレーザ光Ｌを集光させる。

【0031】

これと共に、制御部５が移動機構４を制御することにより、支持部２を回転させながらレーザ加工ヘッド３をＸ方向及び／又はＹ方向に沿って移動させ、レーザ光Ｌの集光点を仮想面Ｍ１に沿って移動させる。これにより、機能素子層１２の内部に、仮想面Ｍ１に沿って改質領域が形成される。ここでは、改質領域は、Ｚ方向からみて機能素子層１２の全体にわたって広がるように形成される。その後、基板１０を支持部２から取り外す（工程Ｓ１４）。以上により、剥離加工が終了される。

【0032】

ここで、剥離加工時における問題点に関する本発明者の知見について説明する。図５では、１号機、２号機、及び、３号機の３台のレーザ加工装置１を用いて剥離加工を行った例が挙げられている。

【0033】

図５の表中の「Ｂ」は、図６の（ａ）に示されるように、機能素子層１２に改質領域１５Ａが形成されるものの、改質領域１５Ａの周囲に剥離部分が生じていないという加工結果を示す。図５の表中の「Ａ」は、図６の（ｂ）に示されるように、機能素子層１２に改質領域１５Ａが形成され、且つ、改質領域１５Ａの周囲に剥離部分１５Ｂが生じているという加工結果を示す。さらに、図５の表中の「Ｃ」は、図６の（ｃ）に示されるように、機能素子層１２に改質領域１５Ａ及び剥離部分１５Ｂが形成されるものの、ダメージ１５Ｃが生じている加工結果を示す。剥離加工に望ましい加工結果は、「Ａ」である。

【0034】

図５に示されるように、１号機では、レーザ光Ｌのエネルギーが２３０μＪ～２５０μＪである場合に望ましい加工結果「Ａ」が得られている。２号機では、レーザ光Ｌのエネルギーが２００μＪ～２３０μＪである場合に望ましい加工結果「Ａ」が得られている。３号機では、レーザ光Ｌのエネルギーが２４０μＪ～２６０μＪである場合に望ましい加工結果「Ａ」が得られている。このように、１号機～３号機の間で加工特性に機差が生じていることが理解される。

【0035】

このような機差は、１号機～３号機の間で、レーザ光Ｌを基板１０に向けて集光するための対物レンズの種類や、対物レンズに入射するレーザ光Ｌのビーム径等の各種の仕様や設定が異なるためであると考えられる。したがって、剥離加工時には、このような機差を抑制することによって、レーザ加工装置１の仕様や設定を問わずに均一な加工特性が得られるようにすることが望ましい。そこで、レーザ加工装置１では、当該機差を抑制するために次のようなレーザ加工方法を実施する。

【0036】

以下のレーザ加工方法は、基準データを作成するためのデータ作成方法を含む。図７に示されるように、この方法では、まず、基準パルス幅を計測する（工程Ｓ２１）。基準パルス幅は、複数のレーザ加工装置１のうちの基準となる１つのレーザ加工装置１（以下、「基準加工装置」という場合がある）のレーザ加工ヘッド３からのレーザ光Ｌのパルス幅の実測値である。基準加工装置は、例えば上記の１号機～３号機のうちの１つ（例えば１号機）であってもよい。

【0037】

この工程Ｓ２１では、制御部５が基準加工装置の加工用光源３１を制御することによって加工用光源３１からレーザ光Ｌを出射させる。これと共に、この工程Ｓ２１では、制御部５が基準加工装置のパルス波形センサ４１を制御することによって、図８の（ａ）に示されるようなレーザ光Ｌのパルス波形を取得する。そして、制御部５が、得られたパルス波形に基づいて、レーザ光Ｌのパルス幅（実測値）を取得する。ここで取得されたパルス幅の実測値が基準パルス幅である。パルス幅は、パルス波形の半値幅であってもよい。しかし、ここでは、パルス幅は、パルス波形の０Ｖ－０Ｖ間の全幅である。また、取得されたパルス幅（実測値）を出力するパルス幅の設定値は、一例として、パルス幅の設定可能な範囲の下限を０％とし上限を１００％とした場合、当該上限の８０％とされている。制御部５は、取得されたパルス幅を記憶する（工程Ｓ２２）。

【0038】

続いて、基準加工特性を取得する（工程Ｓ２３）。より具体的には、ここでは、まず、支持部２に基板１０（以下、「基準対象物」という場合がある）が支持された状態とされる。その状態において、基準加工装置の制御部５が基準加工装置の加工用光源３１（加工用照射部）を制御することによって加工用光源３１からレーザ光Ｌを出射させる。これにより、裏面１１ｂ側から基準対象物の機能素子層１２である基準層にレーザ光Ｌを照射し、当該基準層に改質領域を形成する（基準加工工程）。

【0039】

その後、この工程Ｓ２３では、制御部５が観察用光源３２（観察用照射部）を制御することによって観察用光源３２から観察用透過光Ｌ０を出射させる。これにより、裏面１１ｂ側から基準層に観察用透過光Ｌ０を照射する。これと共に、制御部５が第１撮像素子３４を制御することによって、基準層からの観察用透過光Ｌ０（反射光）を撮像する。これにより、基準層の加工特性である基準加工特性を取得する（基準特性取得工程）。基準加工特性は、例えば加工後の基準層の画像である。そして、制御部５は、取得された基準加工特性を記憶する（工程Ｓ２４）。制御部５は、基準加工特性と基準パルス幅とを対応付けて記憶する。

【0040】

このとき、制御部５は、加工用のレーザ光Ｌのパルス幅を一定に維持しつつパルスエネルギーを変更しながら、複数回にわたって工程Ｓ２３，Ｓ２４を実行する。これにより、複数のパルスエネルギーでの基準加工特性を取得することができる。これにより、例えば図５の表のうちの１つのレーザ加工装置１（例えば１号機）の欄に示されるような一連の基準加工特性が得られることとなる。得られた基準加工特性のうち、望ましい加工結果「Ａ」が得られる最も低いエネルギーの加工特性が、加工閾値となる。

【0041】

以上により、制御部５は、特性取得工程で得られた基準加工特性に対して、当該基準加工特性が得られたときの加工用のレーザ光Ｌのパルス幅の実測値を基準パルス幅として対応付けることにより、基準加工特性と当該基準加工特性に対応付けられた基準パルス幅とを含む基準データを生成することとなる（生成工程）。特に、基準データは、基準加工特性として、改質領域１５Ａが形成された状態の機能素子層１２（基準層）の画像である基準画像を含む。

【0042】

以上が、レーザ加工装置１が実行するデータ生成方法である。なお、生成された基準データは、基準加工装置の制御部５のみが保持していてもよい。或いは、生成された基準データは、他のレーザ加工装置１の制御部５に提供されてそれぞれの制御部５が保持していてもよい。さらには、生成された基準データは、複数のレーザ加工装置１の制御部５がネットワークを介してアクセス可能な別途の記憶装置に保持されていてもよい。すなわち、基準データは、後述する調整対象加工装置の制御部５がアクセス可能な任意の記憶装置に保持され得る。また、基準加工装置は、調整対象加工装置とは異なる環境下に設置されていてもよい。

【0043】

引き続いて、複数のレーザ加工装置１のうちの基準加工装置と異なるレーザ加工装置１のパルス幅の調整が行われる。以下、パルス幅の調整の対象となるレーザ加工装置１を「調整対象加工装置」という場合がある。調整対象加工装置は、一例として上記の２号機又は３号機である。

【0044】

ここでは、まず、調整対象加工装置の制御部５が、調整対象加工装置の加工用光源３１（加工用照射部）を制御することによって、加工用光源３１でのレーザ光Ｌのパルス幅を所定の設定値に設定する（工程Ｓ２５）。ここでは、制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅を自動的に所定の設定値に調整してもよい。或いは、制御部５は、パルス幅の設定値の入力を促す情報を表示部６に表示させると共に、当該情報に基づいて表示部６に入力された値に設定してもよい。このように、表示部６は、画像を表示するための表示部であると共に、入力を受け付けるための入力受付部でもある。

【0045】

続いて制御部５がパルス幅を計測することにより、レーザ光Ｌのパルス幅の実測値を取得する（工程Ｓ２６）。より具体的には、この工程Ｓ２６では、まず、制御部５が加工用光源３１を制御することによって加工用光源３１からレーザ光Ｌを出射させる。これと共に、制御部５が調整対象加工装置のパルス波形センサ４１を制御することによって、図８の（ｂ）に示されるようにレーザ光Ｌのパルス波形を取得する。そして、制御部５が、得られたパルス波形に基づいて、レーザ光Ｌのパルス幅（実測値）を取得する。

【0046】

制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値を変更しながら複数回のレーザ光Ｌの出射及びパルス波形の取得を行う。これにより、制御部５は、複数のパルス幅の設定値と実測値との組み合わせを取得する。図８の（ｂ）の例では、一例として、パルス幅の設定可能な範囲の下限を０％とし上限を１００％とした場合、当該上限の３０％から６０％の範囲で１０％ごとに設定値を変更している。

【0047】

このように、この工程Ｓ２６では、制御部５は、加工用光源３１から出射された加工用のレーザ光Ｌをパルス波形センサにより検出してパルス波形を取得することによって、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値と当該設定値におけるレーザ光Ｌのパルス幅の実測値とを取得するパルス幅取得処理を、当該設定値を変更しながら複数回実行することにより、レーザ光Ｌのパルス幅の複数の設定値のそれぞれに対応付けられた複数の実測値を取得することとなる。そして、制御部５は、得られたパルス幅の設定値・実測値を記憶する（工程Ｓ２７）。

【0048】

続く工程では、制御部５が、パルス幅を仮決定する（工程Ｓ２８）。より具体的には、この工程Ｓ２８では、制御部５が、基準データに基づいて、工程Ｓ２６，Ｓ２７で取得・記憶された複数の実測値のうち、工程Ｓ２１，Ｓ２２で取得・記憶された基準パルス幅に最も近い実測値となる設定値を仮決定値として決定する（仮決定する）。一例として、パルス幅の複数の実測値のうちの基準パルス幅に最も近い実測値となる仮設定値の取得は、制御部５が自動的に行うことができる。図８の（ｂ）の例では、基準パルス幅（実測値）に最も近いのは、設定値４０％で出力される実測値であった。このため、ここでは４０％が仮設定値として決定される。なお、以下では、「基準パルス幅に最も近いパルス幅を出力する仮設定値４０％」との表記を省略し、単に、「４０％」等の表記とする。

【0049】

続いて、実際にレーザ加工を行う（工程Ｓ２９）。より具体的には、ここでは、まず、調整対象加工装置の支持部２に基板１０が支持された状態とされる。その状態において、制御部５が、調整対象加工装置の移動機構４を制御することにより、工程Ｓ１２で設定されたレーザ加工位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するように、調整対象加工装置のレーザ加工ヘッド３をＺ方向に沿って移動させる。その状態において、図９の（ａ）に示されるように、制御部５がレーザ加工ヘッド３（加工用照射部）を制御することによって、裏面１１ｂ側から基板１０にレーザ光Ｌを照射し、機能素子層１２にレーザ光Ｌを集光させる。このとき、レーザ光Ｌのパルス幅は、工程Ｓ２８で決定された仮設定値とされる。

【0050】

これと共に、制御部５が移動機構４を制御することにより、支持部２を回転させながらレーザ加工ヘッド３をＸ方向及び／又はＹ方向に沿って移動させ、レーザ光Ｌの集光点を仮想面Ｍ１に沿って移動させる。これにより、機能素子層１２の内部に、仮想面Ｍ１に沿って改質領域１５Ａが形成される（さらに、剥離部分１５Ｂ及びダメージ１５Ｃが形成される場合もある）。

【0051】

すなわち、この工程Ｓ２９では、制御部５は、レーザ加工ヘッド３（加工用照射部）及び移動機構４を制御することによって、機能素子層１２に加工用のレーザ光Ｌを照射し、仮想面Ｍ１に沿って機能素子層１２に改質領域１５Ａを形成する加工処理を実行することとなる。このとき、制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値を上記の仮設定値とする。

【0052】

続く工程では、加工特性の取得を行う（工程Ｓ３０）。より具体的には、制御部５が移動機構４を制御することによって、観察用透過光Ｌ０がレーザ加工位置（機能素子層１２における改質領域１５Ａが形成されたＺ方向の位置）に照射されるように、調整対象加工装置のレーザ加工ヘッド３をＺ方向に沿って移動させる。その状態において、図９の（ｂ）に示されるように、制御部５がレーザ加工ヘッド３（観察用照射部）を制御することによって、裏面１１ｂ側から基板１０に観察用透過光Ｌ０を照射する。

【0053】

これと共に、制御部５が第１撮像素子３４を制御することにより、観察用透過光Ｌ０（機能素子層１２からの反射光）を撮像する。これにより、制御部５は、工程Ｓ２９においてレーザ光Ｌが照射されて加工された機能素子層１２の画像を加工特性として取得する。その後、制御部５は、取得された加工特性を記憶する（工程Ｓ３１）。

【0054】

このように、制御部５は、レーザ加工ヘッド３及び第１撮像素子３４を制御することによって、機能素子層１２に観察用透過光Ｌ０を照射すると共に機能素子層１２からの観察用透過光Ｌ０を撮像し、加工処理での機能素子層１２の加工特性を取得する特性取得処理を実行することとなる。特に、制御部５は、特性取得処理において、改質領域１５Ａが形成された状態の機能素子層１２を、観察用透過光Ｌ０を用いて撮像することにより、当該機能素子層１２の画像である加工画像を加工特性として取得することとなる。

【0055】

このとき、制御部５は、加工用のレーザ光Ｌのパルスエネルギーを（パルス幅を一定に維持しつつ）変更しながら、複数回にわたって工程Ｓ２９～Ｓ３１を実行することにより、複数のパルスエネルギーでの加工特性を取得することができる。これにより、例えば図５の表のうちの基準加工装置と異なるレーザ加工装置１（例えば２号機）の欄に示されるような一連の加工特性が得られることとなる。得られた加工特性のうち、望ましい加工結果「Ａ」が得られる最も低いパルスエネルギーが、ここでの加工閾値となる。

【0056】

続く工程では、工程Ｓ３０で取得された加工特性が基準加工特性に一致するか否かの判定が行われる（工程Ｓ３２）。ここでは、一例として、当該判定を制御部５が自動的に行うことができる。この場合、制御部５は、まず、基準データに含まれる基準加工特性としての基準画像の画像認識を行うことにより、異なるパルスエネルギーで得られた複数の基準画像のそれぞれに対して、「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｃ」のいずれの加工結果であるかを判別する。そして、制御部５は、「Ａ」と判別された基準画像が得られる最も低いパルスエネルギーを、基準加工装置の加工閾値（基準加工閾値）として認識する。

【0057】

一方、制御部５は、工程Ｓ３０で取得された加工特性としての画像の画像認識を行うことにより、異なるパルスエネルギーで得られた複数の加工画像のそれぞれに対して、「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｃ」のいずれの加工結果であるかを判別する。そして、制御部５は、「Ａ」と判別された画像が得られる最も低いパルスエネルギーを、調整加工装置の加工閾値として認識する。そして、制御部５は、基準加工装置の加工閾値である基準加工閾値と、調整加工装置の加工閾値とが一致するか否かの判定を行う。このように、制御部５は、画像処理により基準画像（基準加工閾値）と調整対象加工装置による加工画像（加工閾値）とを比較して基準画像と加工画像とが一致するか否かを判定することとなる。

【0058】

この判定の結果、調整加工装置の加工閾値が、基準加工閾値を含む所定範囲（例えば基準加工閾値±５μＪ）に含まれる場合、制御部５は、基準加工閾値と調整加工装置の加工閾値とが一致する、すなわち、基準加工特性と調整加工装置の加工特性とが一致すると判定することができる。（工程Ｓ３２：ＹＥＳ）。一方、制御部５は、調整加工装置の加工閾値が、基準加工閾値を含む所定範囲（例えば基準加工閾値±５μＪ）に含まれない場合、基準加工閾値と調整加工装置の加工閾値とが一致しない、すなわち、基準加工特性と調整加工装置の加工特性とが一致しないと判定することができる。（工程Ｓ３２：ＮＯ）。

【0059】

工程Ｓ３２の判定の結果、工程Ｓ３０で取得された加工特性が基準加工特性に一致する場合（工程Ｓ３２：ＹＥＳ）、制御部５が、工程Ｓ２９で機能素子層１２に照射されたレーザ光Ｌのパルス幅の設定値（工程Ｓ２８で仮決定された設定値）を最終的な設定値として決定し（工程Ｓ３３）、処理を終了する。

【0060】

一方、工程Ｓ３２の判定の結果、工程Ｓ３０で取得された加工特性が基準加工特性に一致しない場合（工程Ｓ３２：ＮＯ）、制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値を調整する（工程Ｓ３４、調整工程）。ここでは、パルス幅の仮設定値を決定するために工程Ｓ２６でパルス幅を変更しながらレーザ光Ｌの照射・撮像を行った場合よりも、細かい調整幅での微調整が行われる。工程Ｓ２６では、１０％分の刻み幅でパルス幅を変更する例を挙げている。このため、基準加工特性に一致する加工特性が得られる真のパルス幅の値が、仮設定値から±１０％の範囲に存在すると推定される。よって、この工程Ｓ３４での調整幅を、一例として５％分とすることができる。

【0061】

この後、制御部５は、微調整後のパルス幅により、工程Ｓ２９～工程Ｓ３１を繰り返し実施する。そして、制御部５は、再度、工程Ｓ３２において判定を行う。すなわち、制御部５は、基準加工特性に一致する加工特性となるパルス幅が得られるまで、工程Ｓ２９～工程Ｓ３２を繰り返し実施することとなる。結果的に、制御部５は、加工特性に応じて加工用のレーザ光Ｌのパルス幅の調整を行う調整処理を実行するものであり、特に、調整処理では、基準パルス幅と基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データに基づいて、特性取得処理において取得された加工特性が基準加工特性に一致しない場合に、当該加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整することとなる。

【0062】

図１０に示されるように、パルス幅の当初の仮設定値が４０％であり、調整対象加工装置（２号機）の加工特性（加工閾値）が基準データの加工特性である基準加工特性（基準加工閾値）と相違している場合であっても、５％分のパルス幅の調整を行ってパルス幅を４５％とすることにより、調整対象加工装置の加工特性（加工閾値）を基準加工特性（基準加工閾値）に一致させることができる。

【0063】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、基板１０にレーザ光Ｌを照射するレーザ加工と、当該基板１０を、観察用透過光Ｌ０を用いて撮像することにより、当該基板１０の加工特性を取得する特性取得と、が行われる。そして、取得された加工特性が所定の基準データに含まれる基準加工特性と一致しない場合に、加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整する。この結果、加工特性が所定の基準に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅が調整されることとなる。したがって、複数のレーザ加工装置１で基準データを共通させることにより、加工特性の機差の抑制が可能となる。なお、加工特性は、例えば、基板１０における改質領域１５Ａの形成状態や、改質領域１５Ａの周囲における剥離部分１５Ｂの形成状態や、ダメージ１５Ｃの有無等である。

【0064】

また、レーザ加工装置１は、レーザ光Ｌを検出してレーザ光Ｌのパルス波形を取得するパルス波形センサ４１を備える。制御部５は、加工用光源３１から出射されたレーザ光Ｌをパルス波形センサ４１により検出してパルス波形を取得することによって、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値と当該設定値におけるレーザ光Ｌのパルス幅の実測値とを取得するパルス幅取得処理を、設定値を変更しながら複数回実行することにより、レーザ光Ｌのパルス幅の複数の設定値のそれぞれに対応付けられた複数の実測値を取得すると共に、基準データに基づいて、複数の実測値のうち基準パルス幅に最も近い実測値となる設定値を仮設定値として決定する。さらに、加工処理では、制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅の設定値を仮設定値とする。このため、加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整する際の調整幅を限定することが可能となる。

【0065】

また、レーザ加工装置１では、基準データは、基準加工特性として、レーザ光Ｌが照射された基準対象物の画像である基準画像を含む。特性取得処理では、制御部５は、レーザ光Ｌが照射された基板１０を、観察用透過光Ｌ０を用いて撮像することにより、当該基板１０の画像である加工画像を加工特性として取得する。そして、調整処理では、制御部５は、画像処理により基準画像と加工画像とが一致しない場合に、基準画像と加工画像とが一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整する。このように一連の処理を自動化することが可能となる。

【0066】

ここで、レーザ加工装置１は、制御部５が調整処理を行わずに、基準パルス幅と基準パルス幅に対応付けられた基準加工特性とを含む基準データと特性取得処理において取得された加工特性との比較に係る情報を提示してもよい。この場合、ユーザによって、提示された情報に基づいて、加工特性が基準加工特性と一致するか否かの判定を行い、加工特性が基準加工特性に一致しない場合には、加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整することが可能となる。したがって、複数のレーザ加工装置１で基準データを共通させることにより、加工特性の機差の抑制が可能となる。

【0067】

以上の実施形態は、本発明の一態様を説明したのものである。したがって、本発明は、上記の一態様に限定されることなく任意に変形され得る。引き続いて、変形例について説明する。

【0068】

図１１に示されるように、第１変形例に係るレーザ加工装置１０１は、レーザ加工ヘッド３が第２撮像素子３５を更に有する点で、上記実施形態と異なる。第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌに感度を更に有し、レーザ光Ｌの照射に応じて反射した反射光を更に受光する。本実施形態では、基板１０に照射されて反射されたレーザ光Ｌの反射光が、集光部３３及びダイクロイックミラーＨ１，Ｈ２，Ｈ３を介して第２撮像素子３５で検出される。例えば第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌのビーム形状に係る像を画像として取得する。第２撮像素子３５は、撮像結果を制御部５へ出力する。なお、本実施形態の第１撮像素子３４は、レーザ光Ｌに感度を有していなくてもよい。表示部６は、第２撮像素子３５の撮像結果を更に表示してもよい。

【0069】

このようなレーザ加工装置１０１であっても、実施形態に係るレーザ加工装置１と同様の効果を奏することが可能である。さらに、レーザ加工装置１０１によれば、第２撮像素子３５をさらに備えているため、第２撮像素子３５の撮像結果を利用して、レーザ光Ｌのビーム形状等を把握することができる。

【0070】

図１２に示されるように、第２変形例に係るレーザ加工装置２０１は、レーザ加工ヘッド３（図１参照）に代えてレーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂを備える点で、上記実施形態と異なる。

【0071】

レーザ加工ヘッド３Ａは、加工用光源３１、集光部３３Ａ及び第２撮像素子３５を有する。集光部３３Ａは、レーザ光Ｌを支持部２によって支持された基板１０に集光する。ここでは、加工用光源３１から出射されたレーザ光ＬがダイクロイックミラーＨ１によって反射され、集光部３３Ａに入射する。集光部３３Ａは、そのように入射したレーザ光Ｌを基板１０に向けて集光する。集光部３３Ａは、例えば複数の集光用レンズから成るレンズユニットを含んで構成されている（ただし、単レンズであってもよい）。集光部３３Ａのレンズユニットとしては、低ＮＡのレンズユニットを利用することができる。第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌに感度を更に有し、レーザ光Ｌの照射に応じて反射した反射光を更に受光する。例えば第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌのビーム形状に係る像を画像として取得する。第２撮像素子３５は、撮像結果を制御部５へ出力する。

【0072】

観察用ヘッド３Ｂは、観察用光源３２、集光部３３Ｂ及び第１撮像素子３４を有する。集光部３３Ｂは、観察用透過光Ｌ０を支持部２によって支持された基板１０に向けて集光する。本実施形態では、観察用光源３２から出射された観察用透過光Ｌ０がダイクロイックミラーＨ２によって反射され、集光部３３Ｂに入射する。集光部３３Ｂは、そのように入射した観察用透過光Ｌ０を基板１０に集光する。集光部３３Ｂは、集光部３３Ａと同様に、例えば複数の集光用レンズから成るレンズユニットを含んで構成されている（ただし、単レンズであってもよい）。

【0073】

このようにレーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂは、互いに別体で構成されており、レーザ光Ｌと観察用透過光Ｌ０とをそれぞれ出射する。レーザ加工ヘッド３Ａは、レーザ光Ｌを基板１０に裏面１１ｂ側から照射する加工用照射部を構成し、観察用ヘッド３Ｂは、観察用透過光Ｌ０を基板１０に裏面１１ｂから照射する観察用照射部を構成する。レーザ加工ヘッド３Ａは、レーザ光Ｌを変調する空間光変調器を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。また、ここでは、移動機構４は、レーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂを独立してＺ方向に移動可能であってもよいし、レーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂを一体的にＺ方向に移動可能であってもよい。

【0074】

このようなレーザ加工装置２０１であっても、実施形態に係るレーザ加工装置１と同様の効果を奏することが可能である。さらに、レーザ加工装置２０１によれば、加工用照射部及び観察用照射部をそれぞれレーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂとして別体で構成しつつ、レーザ光Ｌ及び観察用透過光Ｌ０のそれぞれをレーザ加工ヘッド３Ａ及び観察用ヘッド３Ｂのそれぞれから別軸で出射することができる。

【0075】

図１３に示されるように、観察用ヘッド３Ｂは、複数の集光部３３Ｂ及び複数の第１撮像素子３４を有していてもよい。複数の集光部３３Ｂに含まれる各レンズユニットの倍率は、互いに異なっていてもよい。この場合、複数の集光部３３Ｂのうち最も倍率が高いレンズユニットを含む集光部３３Ｂを用いて、基板１０に観察用透過光Ｌ０を集光させてもよい。

【0076】

図１４に示されるように、第３変形例に係るレーザ加工装置３０１は、レーザ加工ヘッド３（図１参照）に代えてレーザ加工ヘッド３０３を備える点で、実施形態に係るレーザ加工装置１と異なる。

【0077】

レーザ加工ヘッド３０３は、加工用光源３１、集光部３３３Ａ、第１撮像素子３４、観察用光源３２、集光部３３３Ｂ及び第２撮像素子３５を有する。集光部３３３Ａは、レーザ光Ｌを支持部２によって支持された基板１０に向けて集光する。ここでは、加工用光源３１から出射されたレーザ光ＬがダイクロイックミラーＨ１によって反射され、集光部３３３Ａに入射する。集光部３３３Ａは、そのように入射したレーザ光Ｌを基板１０に向けて集光する。集光部３３３Ａは、例えば複数の集光用レンズから成るレンズユニットを含んで構成されている（ただし、単レンズであってもよい）。集光部３３３Ａのレンズユニットとしては、低ＮＡのレンズユニットを利用することができる。

【0078】

集光部３３３Ｂは、観察用透過光Ｌ０を支持部２によって支持された基板１０に向けて集光する。ここでは、観察用光源３２から出射された観察用透過光Ｌ０がダイクロイックミラーＨ２によって反射され、集光部３３３Ｂに入射する。集光部３３３Ｂは、そのように入射した観察用透過光Ｌ０を基板１０に向けて集光する。集光部３３３Ｂは、集光部３３３Ａと同様に、例えば複数の集光用レンズから成るレンズユニットを含んで構成されている（ただし、単レンズであってもよい）。第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌに感度を更に有し、レーザ光Ｌの照射に応じて反射した反射光を更に受光する。例えば第２撮像素子３５は、レーザ光Ｌのビーム形状に係る像を画像として取得する。第２撮像素子３５は、撮像結果を制御部５へ出力する。

【0079】

このようなレーザ加工ヘッド３０３は、レーザ光Ｌと観察用透過光Ｌ０とを別軸で出射する。レーザ加工ヘッド３０３は、レーザ光Ｌを基板１０に裏面１１ｂ側から照射する加工用照射部と観察用透過光Ｌ０を基板１０に裏面１１ｂから照射する観察用照射部とを構成する。レーザ加工ヘッド３０３は、レーザ光Ｌを変調する空間光変調器を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。

【0080】

このようなレーザ加工装置３０１であっても、上記実施形態に係るレーザ加工装置１と同様の効果を奏することができる。また、レーザ加工装置３０１によれば、加工用照射部及び観察用照射部をレーザ加工ヘッド３０３として一体で構成しつつ、当該レーザ加工ヘッド３０３からレーザ光Ｌと観察用透過光Ｌ０とを別軸で出射することができる。

【0081】

ここで、上記実施形態では、Ｚ方向から見て、機能素子層１２の全領域に広がる仮想面Ｍ１を設定し、改質領域を機能素子層１２の全領域に広がるように形成（全面層間剥離加工）を例示したが、これに限定されない。Ｚ方向から見て、機能素子層１２の一部領域に広がる仮想面を設定し、改質領域を機能素子層１２の一部領域に広がるように形成してもよい。この場合、機能素子層１２の一部領域に形成された改質領域を利用して、基板１０（機能素子層１２）を部分的に剥離することができる。

【0082】

例えば図１５（ａ）に示されるように、Ｚ方向から見て、機能素子層１２の外周部分に広がる仮想面Ｍ２を設定し、改質領域を機能素子層１２の外周部分に広がるように形成してもよい（外周部層間剥離加工）。また例えば図１５（ｂ）に示されるように、Ｚ方向から見て、機能素子層１２の内周部分に広がる仮想面Ｍ３を設定し、改質領域を機能素子層１２の内周部分に広がるように形成してもよい（内周部層間剥離加工）。

【0083】

また例えば図１６（ａ）に示されるように、Ｚ方向から見て、弓形の仮想面Ｍ４を設定し、改質領域を機能素子層１２における弓形の一部分に広がるように形成してもよい（部分層間剥離加工）。また例えば図１６（ｂ）に示されるように、Ｚ方向から見て、円形のうち一対の弓形に挟まれた一部分に広がる仮想面Ｍ５を設定し、改質領域を機能素子層１２における当該一部分に広がるように形成してもよい（部分層間剥離加工）。

【0084】

上記実施形態では、基板１０の種類、基板１０の形状、基板１０のサイズ、基板１０が有する結晶方位の数及び方向、並びに、基板１０の主面の面方位は特に限定されない。上記実施形態では、基板１０は、結晶構造を有する結晶材料を含んで形成されていてもよいし、これに代えてもしくは加えて、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料を含んで形成されていてもよい。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。例えば基板１０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ_３、ダイアモンド、ＧａＯｘ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウム砒素、リン化インジウム、ガラス、及び無アルカリガラスの少なくとも何れかで形成された基板を含んでいてもよい。

【0085】

上記実施形態では、改質領域は、例えば基板１０の内部に形成された結晶領域、再結晶領域、又は、ゲッタリング領域であってもよい。結晶領域は、基板１０の加工前の構造を維持している領域である。再結晶領域は、一旦は蒸発、プラズマ化あるいは溶融した後、再凝固する際に単結晶あるいは多結晶として凝固した領域である。ゲッタリング領域は、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する領域であり、連続的に形成されていてもよいし、断続的に形成されていてもよい。上記実施形態は、アブレーション等の加工へ適用されてもよい。

【0086】

さらに、上記実施形態では、制御部５が、調整対象加工装置でのレーザ光Ｌのパルス幅と基準パルス幅との比較や、調整対象加工装置の加工特性を示す加工画像と基準加工装置の加工特性を示す基準画像とが一致しているか否かの判定を行うと共に、加工画像と基準画像とが一致していない場合にレーザ光のパルス幅を調整する場合について例示した。しかし、これらの比較、判定及び調整に係る処理は、制御部５が自動で行う場合に限定されない。

【0087】

すなわち、制御部５は、比較や判定に係る情報をユーザに提示、ユーザによる比較や判定の結果に応じた入力を受け付けるようにされてもよい。より具体的には、制御部５は、調整処理において、表示部６に基準画像及び加工画像を表示させてユーザに提示すると共に、レーザ光Ｌのパルス幅が、表示部６がユーザより入力を受け付けた値となるように当該パルス幅を調整するようにしてもよい。

【0088】

同様に、制御部５は、基準パルス幅の算出の基となるパルス波形と、調整対象加工装置でのレーザ光Ｌのパルス波形と、を表示部６に表示させてユーザに提示すると共に、表示部６がユーザにより入力を受け付けたパルス幅の値を仮設定値として決定してもよい。これらの場合、制御部５の処理負荷が低減される。

【0089】

また、上記の例では、パルス波形センサ４１を用いてレーザ光Ｌのパルス波形を取得し、そのパルス波形に基づいてレーザ光Ｌのパルス幅の実測値を取得する場合について例示した。しかし、パルス幅の実測値の取得は必須ではない。例えば、調整処理では、制御部５は、レーザ光Ｌのパルス幅の実測値を取得することなく、特性取得処理において取得された加工特性が基準加工特性に一致しない場合に、加工特性の比較に基づいて、加工特性が基準加工特性に一致するようにレーザ光Ｌのパルス幅を調整することも可能である。

【0090】

さらに、上記実施形態では、基板１０が第１基板１１及び第２基板１３を有するが、これに限定されない。基板１０は、例えば第２基板１３を有していなくてもよい。

【0091】

上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

【符号の説明】

【0092】

１…レーザ加工装置、２…支持部、３…レーザ加工ヘッド（加工用照射部、観察用照射部）、５…制御部、６…表示部（表示部、入力受付部）、１０…基板、１１…第１基板、１１ａ…表面（第１主面）、１１ｂ…裏面（第２主面）、１２…機能素子層、１３…第２基板、Ｌ…レーザ光（加工用レーザ光）、Ｌ０…観察用透過光。

【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14】

【図15】

【図16】