特開 2024-63395 レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

(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】P2024063395

(43)【公開日】2024-05-13

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240502BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240502BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022171307

(22)【出願日】2022-10-26

(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

(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】坂本 剛志

(72)【発明者】

【氏名】是松 克洋

(72)【発明者】

【氏名】佐野 いく

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CB07

4E168CB15

4E168JA12

5F057AA12

5F057BA19

5F057BB03

5F057CA16

5F057DA22

5F057DA31

5F057GA01

(57)【要約】

【課題】加工品質の低下を抑制可能なレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】制御部６は、ラインＡの第１領域Ａ１にレーザ光Ｌを照射するとき、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させると共に、ラインＡの第２領域Ａ２にレーザ光Ｌを照射するとき、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ４から離れるように傾斜させる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記対象物にレーザ光を照射するための照射部と、
前記レーザ光の集光領域を前記対象物に対して相対移動させるための移動部と、
前記移動部及び前記照射部を制御するための制御部と、
を備え、
前記対象物は、（１１０）面である主面、（１００）面、及び（１１１）面を含み、前記（１１０）面が前記レーザ光の入射面となるように前記支持部に支持されており、
前記対象物には、前記入射面に交差するＺ方向からみて、前記主面である前記（１１０）面に交差する別の（１１０）面、前記（１００）面、及び、前記（１１１）面に交差するように円環状のラインが設定され、
前記ラインは、前記Ｚ方向からみて、前記別の（１１０）面との交点を０°及び１８０°とし、前記（１００）面との交点を９０°とし、一の前記（１１１）面との接点を５５°とし、前記一の（１１１）面に交差する別の前記（１１１）面との接点を１２５°としたとき、前記０°と６０°との間の３５°の点を含む第１領域と、１２０°と前記１８０°との間の１４５°を含む第２領域と、を含み、
前記照射部は、前記Ｚ方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、前記レーザ光を成形する成形部を有し、
前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射して改質領域を形成する加工処理を実施し、
前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第１領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記集光領域の相対移動方向である加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、
前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第２領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記加工処理において、前記第１領域における前記加工進行方向と前記第２領域における前記加工進行方向とを同一とする、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記ラインは、５０°と前記９０°との間の７５°を含む第３領域と、前記９０°と１３０°との間の１０５°を含む第４領域と、を含み、
前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第３領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、
前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第４領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１領域及び前記第２領域に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度を、前記第３領域及び前記第４領域に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度よりも大きくする、
請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記加工処理において、前記第１領域での前記レーザ光の照射と前記第４領域での前記レーザ光の照射とを実施した後に、前記第２領域での前記レーザ光の照射と前記第３領域での前記レーザ光の照射とを実施する、
請求項３又は４に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記第１領域は、前記０°から前記５５°にわたる領域であり、
前記第３領域は、前記５５°から前記９０°にわたる領域であって、前記第１領域との境界を有し、
前記第４領域は、前記９０°から前記１２５°にわたる領域であって、前記第３領域との境界を有し、
前記第２領域は、前記１２５°から前記１８０°にわたる領域であって、前記第４領域との境界を有する、
請求項３又は４に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記第１領域は、前記０°から前記６０°にわたる領域であり、
前記第３領域は、前記６０°から前記９０°にわたる領域であって、前記第１領域との境界を有し、
前記第４領域は、前記９０°から前記１２０°にわたる領域であって、前記第３領域との境界を有し、
前記第２領域は、前記１２０°から前記１８０°にわたる領域であって、前記第４領域との境界を有する、
請求項３又は４に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記第１領域は、前記３５°を含む第１部分と、前記第１部分よりも前記０°側の第１前側部分とを含み、
前記第２領域は、前記１４５°を含む第２部分と、前記第２部分よりも前記１８０°側の第２後側部分とを含み、
前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１部分及び前記第２部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度を、前記第１前側部分及び前記第２後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度よりも大きくする、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

前記第１領域は、前記０°と前記６０°との間の一部の領域であり、
前記第３領域は、前記６０°と前記９０°との間の一部の領域であり、
前記第４領域は、前記９０°と前記１２０°との間の一部の領域であり、
前記第２領域は、前記１２０°と前記１８０°との間の一部の領域であり、
前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記ラインの前記０°から前記１８０°の間における前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、及び、前記第４領域以外の領域に前記レーザ光を照射するときに前記長手方向を前記加工進行方向に対して傾斜させない、
請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項10】

前記第１領域は、前記３５°を含む第１部分と、前記第１部分よりも前記０°側の第１前側部分と、前記第１部分よりも前記６０°側の第１後側部分とを含み、
前記第２領域は、前記１４５°を含む第２部分と、前記第２部分よりも前記１２０°側の第２前側部分と、前記第２部分よりも前記１８０°側の第２後側部分とを含み、
前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１前側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、前記第１部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、及び、前記第１後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにし、
前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第２後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、前記第２部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、及び、前記第２前側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにする、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項11】

レーザ光の集光領域を対象物に対して相対移動させながら前記対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
前記対象物に設定されたラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射して改質領域を形成する加工工程を備え、
前記対象物は、（１１０）面である主面、（１００）面、及び（１１１）面を含み、前記（１１０）面が前記レーザ光の入射面となるように支持されており、
前記ラインは、前記入射面に交差するＺ方向からみて、前記主面である（１１０）面に交差する別の（１１０）面、前記（１００）面、及び、前記（１１１）面に交差するように円環状に設定され、
前記ラインは、前記Ｚ方向からみて、前記別の（１１０）面との交点を０°及び１８０°とし、前記（１００）面との交点を９０°とし、一の前記（１１１）面との接点を５５°とし、前記一の（１１１）面に交差する別の前記（１１１）面との接点を１２５°としたとき、前記０°と６０°との間の３５°の点を含む第１領域と、１２０°と前記１８０°との間の１４５°を含む第２領域と、を含み、
前記加工工程では、前記ラインの前記第１領域に前記レーザ光を照射するとき、前記集光領域が長手方向を有するように前記レーザ光を成形すると共に、前記長手方向を前記集光領域の相対移動方向である加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、
前記加工工程では、前記ラインの前記第２領域に前記レーザ光を照射するとき、前記集光領域が長手方向を有するように前記レーザ光を成形すると共に、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、
レーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、（１００）面を主面とする対象物（一例としてシリコンウェハ）のレーザ加工方法が記載されている。このレーザ加工方法では、円環状に延在するラインに沿ってレーザ光の集光領域を相対移動させながら対象物にレーザ光を照射することにより、改質領域を形成している。特に、対象物が、一の（１１０）面に垂直な第１結晶方位と、別の（１１０）面に垂直な第２結晶方位とを有している。そして、加工の際に、第１結晶方位及び第２結晶方位との位置関係に応じて、ラインの各領域においてレーザ光の集光領域の長手方向を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０６９５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載のレーザ加工方法によれば、上記のような（１００）面を主面とする対象物の加工に際して、対象物の結晶構造に応じてレーザ光の集光領域を調整することで、対象物の加工面（切断面）の品質低下の抑制を図っている。

【0005】

ところで、近年、レーザ光の照射により改質領域を形成する（さらに、当該改質領域に沿っての切断を行う）加工の対象物として、（１１０）面が表面とされた結晶方位＜１１０＞ウェハの利用が検討されている。この場合、対象物の表面である（１１０）面がレーザ光の入射面とされる。このような対象物については、レーザ光の集光領域を移動させるラインと結晶方位との関係が、特許文献１に記載の対象物での場合と異なることから、別途より適切な加工を行うことにより、対象物の加工品質の低下の抑制を図ることが望まれている。

【0006】

本開示は、加工品質の低下を抑制可能なレーザ加工装置、及び、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】

【0007】

本開示に係るレーザ加工装置は、［１］「対象物を支持するための支持部と、前記支持部に支持された前記対象物にレーザ光を照射するための照射部と、前記レーザ光の集光領域を前記対象物に対して相対移動させるための移動部と、前記移動部及び前記照射部を制御するための制御部と、を備え、前記対象物は、（１１０）面である主面、（１００）面、及び（１１１）面を含み、前記（１１０）面が前記レーザ光の入射面となるように前記支持部に支持されており、前記対象物には、前記入射面に交差するＺ方向からみて、前記主面である前記（１１０）面に交差する別の（１１０）面、前記（１００）面、及び、前記（１１１）面に交差するように円環状のラインが設定され、前記ラインは、前記Ｚ方向からみて、前記別の（１１０）面との交点を０°及び１８０°とし、前記（１００）面との交点を９０°とし、一の前記（１１１）面との接点を５５°とし、前記一の（１１１）面に交差する別の前記（１１１）面との接点を１２５°としたとき、前記０°と６０°との間の３５°の点を含む第１領域と、１２０°と前記１８０°との間の１４５°を含む第２領域と、を含み、前記照射部は、前記Ｚ方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、前記レーザ光を成形する成形部を有し、前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射して改質領域を形成する加工処理を実施し、前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第１領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記集光領域の相対移動方向である加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第２領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、レーザ加工装置」である。

【0008】

このレーザ加工装置の加工対象物は、レーザ光の入射面とされる（１１０）面を主面として有しており、当該入射面に交差するＺ方向からみて、主面に交差する（１１０）面、（１００）面、及び（１１１）面に交差するように円環状のラインが設定されている。また、ラインは、主面に交差するＺ方向からみて、（１１０）面との交点を０°及び１８０°とし、（１００）面との交点を９０°とし、一の（１１１）面との接点を５５°とし、一の（１１１）面に交差する別の（１１１）面との接点を１２５°としたとき、０°と６０°との間の３５°の点を含む第１領域と、１２０°と前記１８０°との間の１４５°を含む第２領域と、を含む。そして、ラインの第１領域にレーザ光を照射するとき、レーザ光の集光領域の長手方向を加工進行方向に対して一の（１１１）面から離れるように傾斜させると共に、ラインの第２領域にレーザ光を照射するとき、レーザ光の集光領域の長手方向を加工進行方向に対して別の（１１１）面から離れるように傾斜させる。このようにすると、品質悪化が顕著な傾向の３５°及び１４５°において、加工品質の低下が抑制される。よって、このレーザ加工装置によれば、上記のようなラインと結晶方位との関係を有する対象物に対して、加工品質の低下の抑制を図ることができる。

【0009】

本開示に係るレーザ加工装置は、［２］「前記制御部は、前記加工処理において、前記第１領域における前記加工進行方向と前記第２領域における前記加工進行方向とを同一とする、上記［１］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、第１領域の加工と第２領域の加工とで加工進行方向を変更する必要がなく、加工時間が短縮される。

【0010】

本開示に係るレーザ加工装置は、［３］「前記ラインは、５０°と前記９０°との間の７５°を含む第３領域と、前記９０°と１３０°との間の１０５°を含む第４領域と、を含み、前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第３領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、前記制御部は、前記加工処理において、前記ラインの前記第４領域に前記レーザ光を照射するとき、前記成形部を制御して前記レーザ光を成形することによって、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、上記［１］又は［２］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、ラインのうちの品質悪化が若干顕著な傾向の７５°及び１０５°においても、加工品質の低下の抑制が図られる。

【0011】

本開示に係るレーザ加工装置は、［４］「前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１領域及び前記第２領域に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度を、前記第３領域及び前記第４領域に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度よりも大きくする、上記［３］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、第１，２領域と第３，４領域とのそれぞれにおいて、より適切に加工品質の低下の抑制が図られる。

【0012】

本開示に係るレーザ加工装置は、［５］「前記制御部は、前記加工処理において、前記第１領域での前記レーザ光の照射と前記第４領域での前記レーザ光の照射とを実施した後に、前記第２領域での前記レーザ光の照射と前記第３領域での前記レーザ光の照射とを実施する、上記［３］又は［４］に記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、ラインの各領域のうち、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜が同方向ある領域の加工を纏めて行うことにより、成形部の制御が容易となる。

【0013】

本開示に係るレーザ加工装置は、［６］「前記第１領域は、前記０°から前記５５°にわたる領域であり、前記第３領域は、前記５５°から前記９０°にわたる領域であって、前記第１領域との境界を有し、前記第４領域は、前記９０°から前記１２５°にわたる領域であって、前記第３領域との境界を有し、前記第２領域は、前記１２５°から前記１８０°にわたる領域であって、前記第４領域との境界を有する、上記［３］～［５］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、ラインの０°から１８０°までの間の領域が、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜方向が互いに異なる２種の領域（第１，３領域と第２，４領域）から構成されることとなる。したがって、これらの領域の加工に際する条件の切り替え回数（例えば２回）が少なくなり、加工時間の短縮を図ることが可能となる。

【0014】

本開示に係るレーザ加工装置は、［７］「前記第１領域は、前記０°から前記６０°にわたる領域であり、前記第３領域は、前記６０°から前記９０°にわたる領域であって、前記第１領域との境界を有し、前記第４領域は、前記９０°から前記１２０°にわたる領域であって、前記第３領域との境界を有し、前記第２領域は、前記１２０°から前記１８０°にわたる領域であって、前記第４領域との境界を有する、上記［３］～［５］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。このように、加工品質の低下に際して、ラインを構成する各領域の境界に一定のマージンを持たせることが可能である。

【0015】

本開示に係るレーザ加工装置は、［８］「前記第１領域は、前記３５°を含む第１部分と、前記第１部分よりも前記０°側の第１前側部分とを含み、前記第２領域は、前記１４５°を含む第２部分と、前記第２部分よりも前記１８０°側の第２後側部分とを含み、前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１部分及び前記第２部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度を、前記第１前側部分及び前記第２後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度よりも大きくする、上記［１］～［７］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、第１領域及び第２領域の加工品質の悪化が顕著な傾向の３５°及び１４５°の加工の際に、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜角度を相対的に大きくすることで、加工品質の低下を確実に抑制可能である。また、第１領域のより０°側の部分や、第２領域のより１８０°側の部分といった、比較的に加工品質の悪化が顕著でない部分の加工の際に、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜角度を相対的に小さくすることで、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜の影響に依る加工品質の低下を抑制可能である。

【0016】

本開示に係るレーザ加工装置は、［９］「前記第１領域は、前記０°と前記６０°との間の一部の領域であり、前記第３領域は、前記６０°と前記９０°との間の一部の領域であり、前記第４領域は、前記９０°と前記１２０°との間の一部の領域であり、前記第２領域は、前記１２０°と前記１８０°との間の一部の領域であり、前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記ラインの前記０°から前記１８０°の間における前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、及び、前記第４領域以外の領域に前記レーザ光を照射するときに前記長手方向を前記加工進行方向に対して傾斜させない、上記［３］～［５］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。この場合、ラインのうちの加工品質の悪化が顕著な傾向の部分を含む領域以外において、レーザ光の集光領域の長手方向を傾斜しないようにすることで、比較的に加工品質の悪化が顕著でない領域の加工の際に、レーザ光の集光領域の長手方向の傾斜の影響に依る加工品質の低下を抑制可能である。

【0017】

本開示に係るレーザ加工装置は、［１０］「前記第１領域は、前記３５°を含む第１部分と、前記第１部分よりも前記０°側の第１前側部分と、前記第１部分よりも前記６０°側の第１後側部分とを含み、前記第２領域は、前記１４５°を含む第２部分と、前記第２部分よりも前記１２０°側の第２前側部分と、前記第２部分よりも前記１８０°側の第２後側部分とを含み、前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第１前側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、前記第１部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、及び、前記第１後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにし、前記制御部は、前記加工処理において、前記成形部を制御することによって、前記第２後側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、前記第２部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度、及び、前記第２前側部分に前記レーザ光を照射するときの前記長手方向の前記加工進行方向に対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにする、上記［１］～［７］のいずれかに記載のレーザ加工装置」であってもよい。このように、ラインの各領域をより細分化してレーザ光の集光領域の長手方向の傾斜角度を調整することで、各部分における最適な条件の探索により品質改善を図ることが可能となる。

【0018】

本開示に係るレーザ加工方法は、［１１］「レーザ光の集光領域を対象物に対して相対移動させながら前記対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、前記対象物に設定されたラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射して改質領域を形成する加工工程を備え、前記対象物は、（１１０）面である主面、（１００）面、及び（１１１）面を含み、前記（１１０）面が前記レーザ光の入射面となるように支持されており、前記ラインは、前記入射面に交差するＺ方向からみて、前記主面である（１１０）面に交差する別の（１１０）面、前記（１００）面、及び、前記（１１１）面に交差するように円環状に設定され、前記ラインは、前記Ｚ方向からみて、前記別の（１１０）面との交点を０°及び１８０°とし、前記（１００）面との交点を９０°とし、一の前記（１１１）面との接点を５５°とし、前記一の（１１１）面に交差する別の前記（１１１）面との接点を１２５°としたとき、前記０°と６０°との間の３５°の点を含む第１領域と、１２０°と前記１８０°との間の１４５°を含む第２領域と、を含み、前記加工工程では、前記ラインの前記第１領域に前記レーザ光を照射するとき、前記集光領域が長手方向を有するように前記レーザ光を成形すると共に、前記長手方向を前記集光領域の相対移動方向である加工進行方向に対して前記一の（１１１）面から離れるように傾斜させ、前記加工工程では、前記ラインの前記第２領域に前記レーザ光を照射するとき、前記集光領域が長手方向を有するように前記レーザ光を成形すると共に、前記長手方向を前記加工進行方向に対して前記別の（１１１）面から離れるように傾斜させる、レーザ加工方法」である。

【0019】

このレーザ加工方法によれば、上記のレーザ加工装置と同様に、加工品質の低下の抑制を図ることができる。

【発明の効果】

【0020】

本開示によれば、加工品質の低下を抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示された照射部の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。

【図4】図４は、図３に示された対象物の断面図である。

【図5】図５は、図３，４に示された対象物の平面図である。

【図6】図６は、図３，４に示された対象物の平面図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る加工処理（加工工程）を示す図である。図７の（ａ）は平面図であり、図７の（ｂ）は側面図である。

【図8】図８は、加工処理におけるレーザ光の集光領域の形状の一例を示す図である。図８の（ａ）は形状ＱＢを示し、図８の（ｂ）は別の形状ＱＡを示す。

【図9】図９は、加工処理における集光領域の形状の切り替わりを示す図である。

【図10】図１０は、加工処理が完了した状態の対象物を示す図である。図１０の（ａ）は平面図であり、図１０の（ｂ）は側面図である。

【図11】図１１は、図１０に示され対象物の一部を拡大して示す断面図である。

【図12】図１２は、ＸＹ面内における集光領域の形状を示す図である。

【図13】図１３は、ラインにおける各加工角度での対象物の切断面を示す写真である。

【図14】図１４は、加工角度３５°における加工結果を示す対象物の切断面の写真である。

【図15】図１５は、加工角度３５°における加工結果を示す対象物の切断面の写真である。

【図16】図１６は、変形例に係る加工処理を示す模式図である。

【図17】図１７は、別の変形例に係る加工処理を示す模式図である。

【図18】図１８は、さらに別の変形例の加工処理を示す模式図である。

【図19】図１９は、さらに別の変形例の加工処理を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。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。また、各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。

【0023】

図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ（支持部）２と、照射部３と、移動部４，５と、制御部６と、を備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成するための装置である。

【0024】

ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを保持することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｚ方向に平行な軸線を回転軸として回転可能である。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能とされてもよい。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに交差（直交）する第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0025】

照射部３は、ステージ２に支持された対象物１１にレーザ光Ｌを照射するためのものである。照射部３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光領域Ｃ（例えば図１２に示された中心Ｃａ）に対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。なお、集光領域Ｃは、レーザ光Ｌのビーム強度が最も高くなる位置又はビーム強度の重心位置から所定範囲の領域である。

【0026】

改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２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る。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延びるように形成され得る。そのような改質領域１２及び亀裂は、例えば対象物１１の切断に利用される。

【0027】

一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光領域ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光領域Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

【0028】

移動部４は、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の一方向に移動させる第１移動部４１と、ステージ２をＺ方向に交差（直交）する面内の別方向に移動させる第２移動部４２と、を含む。一例として、第１移動部４１は、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、第２移動部４２は、ステージ２をＹ方向に沿って移動させる。また、移動部４は、ステージ２をＺ方向に平行な軸線を回転軸として回転させる。移動部５は、照射部３を支持している。移動部５は、照射部３をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って移動させる。レーザ光Ｌの集光領域Ｃが形成されている状態においてステージ２及び/又は照射部３が移動させられることにより、集光領域Ｃが対象物１１に対して相対移動させられる。すなわち、移動部４，５は、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光領域Ｃを相対移動させるために、ステージ２及び照射部３の少なくとも一方を移動させる。

【0029】

制御部６は、ステージ２、照射部３、及び移動部４，５の動作を制御する。制御部６は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している（不図示）。処理部は、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。処理部では、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。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

【0030】

図２は、図１に示された照射部の構成を示す模式図である。図２には、レーザ加工の予定を示す仮想的なラインＡを示している。図２に示されるように、照射部３は、光源３１と、空間光変調器（成形部）７と、集光レンズ３３と、４ｆレンズユニット３４と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。なお、照射部３は、光源３１を有さず、照射部３の外部からレーザ光Ｌを導入するように構成されてもよい。空間光変調器７は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。集光レンズ３３は、空間光変調器７によって変調されて空間光変調器７から出力されたレーザ光Ｌを対象物１１に向けて集光する。

【0031】

空間光変調器７では、変調パターンを示す信号が制御部６から入力されると、当該信号に応じて変調パターンが表示される。変調パターンは、レーザ光Ｌを変調するためのものである。空間光変調器７では、変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが外部から入射して反射されて外部に出射させられると、表示された変調パターンに応じてレーザ光Ｌが変調される。このように、空間光変調器７によれば、表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Ｌの変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等の変調）が可能である。

【0032】

以上のように、光源３１から出力されたレーザ光Ｌが、空間光変調器７及び４ｆレンズユニット３４を介して集光レンズ３３に入射され、集光レンズ３３によって対象物１１内に集光されることにより、その集光領域Ｃにおいて対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂が形成される。さらに、制御部６が移動部４，５を制御することにより、集光領域Ｃを対象物１１に対して相対移動させることにより、集光領域Ｃの移動方向に沿って改質領域１２及び亀裂が形成されることとなる。

【0033】

図３は、本実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。図３の（ａ）は平面図であり、図３の（ｂ）は側面図である。図４は、図３に示された対象物の断面図である。図３及び図４に示されるように、対象物１００は、上述した対象物１１と、対象物１１とは別部材である対象物１１Ｒと、を含む。対象物１１Ｒは、例えばシリコンウェハである。対象物１１は、複数の機能素子を含み、第２面１１ｂに形成されたデバイス層１１０を含む。対象物１１Ｒは、複数の機能素子を含み、対象物１１Ｒの第１面１１Ｒａに形成されたデバイス層１１０Ｒを含む。対象物１１と対象物１１Ｒとは、デバイス層１１０とデバイス層１１０Ｒとが互いに対向するように配置されて互いに接合されることによって張り合わされており、対象物１００を構成している。

【0034】

対象物１１は、有効領域Ｒ及び除去領域Ｅを含む。有効領域Ｒは、取得する半導体デバイスに対応する部分である。ここでの有効領域Ｒは、対象物１１の厚さ方向であるＺ方向から見て、対象物１１の中央部分を含む円板状の部分である。除去領域Ｅは、対象物１１における有効領域Ｒよりも外側の領域である。除去領域Ｅは、対象物１１における有効領域Ｒ以外の外縁部分である。ここでの除去領域Ｅは、有効領域Ｒを囲う円環状の部分である。ここでは、対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂を形成し、それらの改質領域１２及び亀裂を境界として対象物１１の除去領域Ｅを切除するトリミング加工を行う。したがって、対象物１１には、除去領域Ｅと有効領域Ｒとの境界に、レーザ光Ｌの照射を行う予定の円環状のラインＡが設定されている。

【0035】

なお、図４に示されるように、対象物１１は、レーザ光Ｌの入射面となる第１面（主面）１１ａの反対側の第２面１１ｂ（反対面）側からＺ方向に沿って順に配列された第１部分１５Ａ及び第２部分１５Ｂを含む。そして、第１部分１５Ａでは、Ｚ方向に対して斜めに延びる亀裂（以下、「斜め亀裂」という場合がある）を形成するように改質領域１２の形成を行い、第２部分１５Ｂでは、Ｚ方向に沿って延びる亀裂（以下、「垂直亀裂」という場合がある）を形成するように改質領域１２の形成を行う。なお、図４のラインＲ１は、Ｚ方向に沿った断面における斜め亀裂を形成する予定のラインを示し、ラインＲ２は、Ｚ方向に沿った断面における垂直亀裂を形成する予定のラインを示す。

【0036】

図５は、図３，４に示された対象物の平面図である。図５に示される対象物１１は、結晶方位＜１１０＞ウェハ（例えばシリコンウェハ）である。すなわち、対象物１１では、第１面１１ａ（主面）が（１１０）面とされている。対象物１１は、第１面１１ａがレーザ光Ｌの入射面となるようにステージ２に支持されている。対象物１１は、第１面１１ａに交差（直交）するＺ方向からみて、（１１０）面Ｋ１、（１００）面Ｋ２、（１１１）面Ｋ３、及び、（１１１）面Ｋ３に交差する（１１１）面Ｋ４を含む。（１１０）面Ｋ１は、第１面１１ａに交差（直交）する（１１０）面である。（１００）面Ｋ２と（１１１）面Ｋ３との角度θは約５４．７°（以下では５５°とする）であり、（１１０）面Ｋ１と（１１１）面Ｋ３との角度φは約３５．３°である。なお、対象物１１では、（１００）面にノッチ１１ｎが形成されている。

【0037】

図６に示されるように、対象物１１に設定される円環状のラインＡは、（１１０）面Ｋ１との交点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ、（１００）面Ｋ２との交点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ、（１１１）面Ｋ３との接点Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ、及び、（１１１）面Ｋ４との接点Ｐ４ａ，Ｐ４ｂを含む。以下では、ラインＡ上の加工角度として、交点Ｐ１ａを０°、接点Ｐ３ａを５５°、交点Ｐ２ａを９０°、接点Ｐ４ａを１２５°、交点Ｐ１ｂを１８０°、接点Ｐ３ｂを２３５°、交点Ｐ２ｂを２７０°、接点Ｐ４ｂを３０５°とする。

【0038】

このとき、ラインＡは、０°と５５°との間の３５°の点を含む第１領域Ａ１と、１２５°と１８０°との間の１４５°を含む第２領域Ａ２と、５５°と９０°との間の７５°を含む第３領域Ａ３と、９０°と１２５°との間の１０５°を含む第４領域Ａ４と、を含む。ここでは、第１領域Ａ１は、０°から５５°にわたる領域であり、第３領域Ａ３は、５５°から９０°にわたる領域であって、第１領域Ａ１との境界を有し、第４領域Ａ４は、９０°から１２５°にわたる領域であって、第３領域Ａ３との境界を有し、第２領域Ａ２は、１２５°から１８０°にわたる領域であって、第４領域Ａ４との境界を有する。

【0039】

なお、対象物１１の結晶方位は、Ｚ方向に沿った回転軸の周りの１８０°の回転に対して対称的である。したがって、ラインＡは、１８０°から３６０°（０°）の間においても、０°から１８０°の場合と同様に、順に、第１領域Ａ５、第３領域Ａ７、第４領域Ａ８、及び、第２領域Ａ６を有するが、以下では、主に０°から１８０°の間の各領域について説明する。

【0040】

図７に示されるように、レーザ加工装置１では、以上のようなラインＡに沿って対象物１１にレーザ光Ｌを照射する。すなわち、レーザ加工装置１では、制御部６が、照射部３及び移動部４，５を制御することにより、ラインＡに沿ってレーザ光Ｌの集光領域Ｃを相対移動させることにより、ラインＡに沿って対象物１１にレーザ光Ｌを照射して改質領域１２（及び亀裂）を形成する加工処理を実施する。レーザ加工装置１における加工処理は、本実施形態に係るレーザ加工方法の加工工程である。

【0041】

一例として、加工処理（加工工程（以下同様））では、レーザ光Ｌの集光領域Ｃが対象物１１の内部に位置させられた状態において、ステージ２の回転に応じて、Ｚ方向に沿った回転軸の周りに対象物１１が回転させられる。これにより、集光領域Ｃを円環状のラインＡに沿って相対移動させながらレーザ光Ｌを対象物１１に照射することができる。このときの集光領域Ｃの相対移動方向（ラインＡの接線方向であってここではＸ方向）を加工進行方向ＮＤとする。加工処理では、ラインＡの各領域に対してレーザ光Ｌの照射が行われることとなるが、ラインＡの各領域においてレーザ光Ｌの集光領域Ｃの制御を行う。

【0042】

より具体的には、まず、図８に示されるように、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７の制御により、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、Ｚ方向に交差する面内における集光領域Ｃの形状を長尺状（ここでは長尺楕円状）に成形する。集光領域Ｃの形状を長尺状とするためには、一例として、空間光変調器７に表示させる変調パターンが、レーザ光Ｌに対して非点収差を付与するための非点収差パターンを含むようにすればよい。非点収差パターンを使用する場合、Ｚ方向に２つの集光領域Ｃが形成されるが、ここでは、当該２つの集光領域Ｃのうちのレーザ光Ｌの入射面に近い側の形状が長尺状とされる。なお、他にも種々のパターンによって集光領域Ｃの形状を長尺状に成形可能であり、非点収差パターンに限定されず任意のパターンが選択され得る。

【0043】

加工処理では、さらに、長尺状とされた集光領域Ｃの長手方向ＮＨを、加工進行方向ＮＤに対して傾斜させる。具体的には、制御部６は、加工処理において、ラインＡの第１領域Ａ１にレーザ光を照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させる（図８の（ａ）参照）。また、制御部６は、加工処理において、ラインＡの第４領域Ａ４にレーザ光を照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ４から離れるように傾斜させる（図８の（ａ）参照）。このように、長手方向ＮＨを（１１１）面Ｋ３，Ｋ４から離れるように傾斜させるに際して、長手方向ＮＨの傾斜方向ＮＨａが加工進行方向ＮＤの一方側（ここでは右側）である場合、集光領域Ｃの形状を形状ＱＢと称する。第１領域Ａ５及び第４領域Ａ８ついても同様である。

【0044】

第１領域Ａ１及び第４領域Ａ４の加工の際にレーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＢとするのは、次のような理由である。すなわち、Ｚ方向からみたとき、ラインＡにおける３５°及び１０５°の付近でのレーザ加工の際に、改質領域１２から延びる亀裂が、直近の（１１１）面Ｋ３，Ｋ４の方向に引っ張られることにより、切断面の蛇行量が増大して加工品質が悪化する傾向がある。これに対して、３５°及び１０５°付近の加工の際に、集光領域Ｃの長手方向ＮＨを（１１１）面Ｋ３，Ｋ４から離れるように傾斜させることにより、切断面の蛇行量の増大を抑制し、加工品質の低下が抑制されるのである。このため、加工処理では、第１領域Ａ１及び第４領域Ａ４の加工の際にレーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＢとする。

【0045】

一方、制御部６は、加工処理において、ラインＡの第２領域Ａ２にレーザ光Ｌを照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ４から離れるように傾斜させる（図８の（ｂ）参照）。また、制御部６は、加工処理において、ラインＡの第３領域Ａ３にレーザ光Ｌを照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させる（図８の（ｂ）参照）。このように長手方向ＮＨを（１１１）面Ｋ４，Ｋ３から離れるように傾斜させるに際して、長手方向ＮＨの傾斜方向ＮＨａが加工進行方向ＮＤの他方側（ここでは左側）である場合、集光領域Ｃの形状を形状ＱＡと称する。第２領域Ａ６及び第３領域Ａ７についても同様である。

【0046】

第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３の加工の際にレーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＡとするのは、次のような理由である。すなわち、Ｚ方向からみたとき、ラインＡにおける１４５°及び７５°の付近でのレーザ加工の際に、改質領域１２から延びる亀裂が、直近の（１１１）面Ｋ４，Ｋ３の方向に引っ張られることにより、切断面の蛇行量が増大して加工品質が悪化する傾向がある。これに対して、１４５°及び７５°付近の加工の際に、集光領域Ｃの長手方向ＮＨを（１１１）面Ｋ４，Ｋ３から離れるように傾斜させることにより、切断面の蛇行量の増大を抑制し、加工品質の低下が抑制されるのである。このため、加工処理では、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３の加工の際にレーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＡとする。

【0047】

このように、加工処理では、図９に示されるように、ラインＡの０°から５５°の範囲（第１領域Ａ１）では集光領域Ｃが形状ＱＢとされ、ラインＡの５５°から９０°の範囲（第３領域Ａ３）では集光領域Ｃが形状ＱＡとされ、ラインＡの９０°から１２５°の範囲（第４領域Ａ４）では集光領域Ｃが形状ＱＢとされ、ラインＡの１２５°から１８０°の範囲（第２領域Ａ２）では集光領域Ｃが形状ＱＡとされる。なお、この例では、形状ＱＢにおける長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤからの傾斜角度、及び、形状ＱＡにおける長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤからの傾斜角度は、共に１０°とされている。

【0048】

以上のように、ラインＡの各領域において、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を変化させて加工を行うための具体的な手順としては、次のような例が挙げられる。すなわち、加工処理では、ステージ２を一定の方向に回転させながら、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＢとしつつ、第１領域Ａ１、第４領域Ａ４、第１領域Ａ５、及び、第４領域Ａ８においてレーザ光Ｌが照射されると共に、それ以外の領域においてレーザ光Ｌが照射されないように、レーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

【0049】

続いて、加工処理では、ステージ２を一定の方向に回転させながら、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状を形状ＱＡとしつつ、第３領域Ａ３、第２領域Ａ２、第３領域Ａ７、及び、第２領域Ａ６においてレーザ光Ｌが照射されると共に、それ以外の領域においてレーザ光Ｌが照射されないように、レーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

【0050】

これらの場合のステージ２の回転方向、すなわち、加工進行方向ＮＤは互いに同一とすることができる。すなわち、制御部６は、加工処理において、第１領域Ａ１，Ａ５及び第４領域Ａ４，Ａ８における加工進行方向ＮＤと、第２領域Ａ２，Ａ６及び第３領域Ａ３，Ａ７における加工進行方向ＮＤとを互いに同一とすることができる（ただし、互いに反対であってもよい）。また、この例では、制御部６は、第１領域Ａ１，Ａ５でのレーザ光Ｌの照射と第４領域Ａ４，Ａ８でのレーザ光Ｌの照射とを実施した後に、第２領域Ａ２，Ａ６でのレーザ光Ｌの照射と第３領域Ａ３，Ａ７でのレーザ光Ｌの照射とを実施することとなる。

【0051】

以上の加工処理によって、図１０，図１１に示されるように、ラインＡの全体にわたって対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂１３が形成される。その後、加工処理では、対象物１１の外縁からラインＡに至るように直線状に延びる別のラインＡｄに沿ってレーザ光Ｌを照射することで、ラインＡｄに沿って改質領域１２及び亀裂を形成することができる（放射カット加工）。これにより、除去領域Ｅを複数の円弧状の部分に分割可能とし、有効領域Ｒの切り出しが容易となる。

【0052】

さらに、以上の加工処理の後に、対象物１１の第１面１１ａ側から対象物１１を研削することで、第２部分１５Ｂを除去すると共に、第１部分１５Ａの一部を除去することができる。第１部分１５Ａの除去される一部は、改質領域１２ａ，１２ｂが形成された部分である。したがって、第１部分１５Ａの残存される残部は、改質領域１２ａ，１２ｂを含まない。

【0053】

なお、本実施形態では、Ｚ方向における複数の位置において加工処理を実施することにより、対象物１１のＺ方向の複数の位置で改質領域１２及び亀裂１３を形成する。上述したように、対象物１１の第１部分１５Ａでは斜め亀裂１３Ｆを形成し、対象物１１の第２部分１５Ｂでは垂直亀裂１３ｃ，１３ｄを形成する。

【0054】

第１部分１５Ａにおける斜め亀裂１３Ｆの形成は、一例として次のように行うことができる。すなわち、Ｚ方向の第１位置に集光領域Ｃを位置させてレーザ光Ｌの照射を行うことで改質領域１２ａを形成すると共に、Ｚ方向の第１位置よりも入射面（第１面１１ａ）側の第２位置に集光領域Ｃを位置させてレーザ光Ｌの照射を行うことで改質領域１２ｂを形成する。このとき、改質領域１２ｂを形成する際の集光領域ＣのＹ方向の位置を、改質領域１２ａを形成する際の集光領域ＣのＹ方向の位置に対して対象物１１の中心側にシフトさせる。Ｙ方向は、Ｚ方向及び加工進行方向ＮＤであるＸ方向に交差する方向である。

【0055】

また、このとき、空間光変調器７を用いてレーザ光Ｌを変調することにより、図１２に示されるように、ＸＹ面内における集光領域Ｃの形状を、少なくとも集光領域Ｃの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側（Ｚ方向正側）において、Ｚ方向に対してＹ方向負側（対象物１１の中心側）に傾斜する傾斜形状とする。これにより、改質領域１２ａから延びる亀裂１３ａと改質領域１２ｂから延びる亀裂１３ｂとをつなげ、対象物１１のデバイス層１１０側に向かうにつれて対象物１１の外側に向かうように傾斜する斜め亀裂１３Ｆが形成される。特に、ここでは、斜め亀裂１３Ｆの第２面１１ｂ側の先端が、デバイス層１１０のデバイス層１１０Ｒとの接合領域の外縁１１０ｅに至るようにすることができる。

【0056】

ここで、図８に示されるように、制御部６は、ステージ２の回転方向を制御して加工進行方向ＮＤの順逆を制御することで、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜方向ＮＨａと、Ｚ方向からみたときの斜め亀裂１３Ｆの延在方向ＮＴとを一致させることができる。この場合、加工品質の低下をさらに抑制し得る。ただし、傾斜方向ＮＨａと延在方向ＮＴとを一致させなくてもよい。

【0057】

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の加工の対象物１１は、レーザ光Ｌの入射面とされる（１１０）面である第１面１１ａを主面として有しており、当該第１面１１ａに交差するＺ方向からみて、第１面１１ａに交差する（１１０）面Ｋ１、（１００）面Ｋ２、及び（１１１）面Ｋ３，Ｋ４に交差するように円環状のラインＡが設定されている。また、ラインＡは、Ｚ方向からみて、（１１０）面Ｋ１との交点を０°及び１８０°とし、（１００）面Ｋ２との交点を９０°とし、一の（１１１）面Ｋ３との接点を５５°とし、一の（１１１）面Ｋ３に交差する別の（１１１）面Ｋ４との接点を１２５°としたとき、０°と５５°との間の３５°の点を含む第１領域Ａ１と、１２５°と１８０°との間の１４５°を含む第２領域Ａ２と、を含む。

【0058】

そして、ラインＡの第１領域Ａ１にレーザ光Ｌを照射するとき、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させると共に、ラインＡの第２領域Ａ２にレーザ光Ｌを照射するとき、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ４から離れるように傾斜させる。このようにすると、品質悪化が顕著な傾向の３５°及び１４５°において、加工品質の低下が抑制される。よって、このレーザ加工装置１及びレーザ加工方法によれば、上記のようなラインＡと結晶方位との関係を有する対象物に対して、加工品質の低下の抑制を図ることができる。

【0059】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工法では、ラインＡは、５５°と９０°との間の７５°を含む第３領域Ａ３と、９０°と１２５°との間の１０５°を含む第４領域Ａ４と、を含む。そして、制御部６は、加工処理において、ラインＡの第３領域Ａ３にレーザ光Ｌを照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させる。また、制御部６は、ラインＡの第４領域Ａ４にレーザ光Ｌを照射するとき、空間光変調器７を制御してレーザ光Ｌを成形することによって、長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ４から離れるように傾斜させる。この場合、ラインＡのうちの品質悪化が若干顕著な傾向の７５°及び１０５°においても、加工品質の低下の抑制が図られる。

【0060】

これらの効果について、具体的に説明する。図１３は、ラインにおける各加工角度での対象物の切断面を示す写真である。図１３に示される各写真は、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して（１１１）面Ｋ３，Ｋ４から離れるように傾斜させるような制御を行っていない場合の従来の加工例である。図１３の（ａ），（ｄ）に示されるように、加工角度が１５°及び８５°の場合には、切断面における亀裂の蛇行が顕著に現れていないのに対して、図１３の（ｂ），（ｃ）に示されるように、加工角度が３５°及び７５°の場合には、切断面における亀裂の蛇行が顕著に現れており、加工品質の低下が確認される。特に、加工角度が３５°の場合に亀裂の蛇行量が８μｍ程度となり、最も大きな加工品質の低下が確認され、次いで、加工角度が７５°の場合に亀裂の蛇行量が５μｍ程度となり、加工品質の低下が確認された。なお、ここでの蛇行量の評価対象となる亀裂とは、レーザ光Ｌの入射面と反対側の面（例えば第２面１１ｂ）に到達した亀裂である。

【0061】

図１４の（ａ）は、加工角度が３５°の場合であって、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が形状ＱＢとされるべきところ、形状ＱＡとされた場合、すなわち、長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して３５°直近の（１１１）面Ｋ３に近づくように傾斜させられた場合の加工結果を示している（傾斜角度は１０°である）。この場合、切断面における亀裂の蛇行量が８μｍ程度と改善がみられず、依然として加工品質の大きな低下が確認された。

【0062】

図１４の（ｂ）及び（ｃ）は、加工角度が３５°の場合であって、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が形状ＱＢとされた場合、すなわち、長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して３５°直近の（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させられた場合の加工結果を示している。（傾斜角度はそれぞれ１０°及び４５°である）。この場合、切断面における亀裂の蛇行量が４μｍ程度に改善され、加工品質の低下の抑制が確認された。

【0063】

図１５の（ｂ），（ｃ）は、加工角度が７５°の場合であって、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が形状ＱＡとされるべきところ、形状ＱＢとされた場合、すなわち、長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して７５°直近の（１１１）面Ｋ３に近づくように傾斜させられた場合の加工結果を示している（傾斜角度は１０°及び４５°である）。この場合、切断面における亀裂の蛇行量が５μｍ～８μｍ程度と改善がみられず、依然として加工品質の大きな低下が確認された。

【0064】

図１５の（ａ）は、加工角度が７５°の場合であって、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が形状ＱＡとされた場合、すなわち、長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して７５°直近の（１１１）面Ｋ３から離れるように傾斜させられた場合の加工結果を示している。（傾斜角度は１０°である）。この場合、切断面における亀裂の蛇行量が１μｍ程度に改善され、加工品質の低下の抑制が確認された。

【0065】

少なくとも以上の結果から、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを、加工進行方向ＮＤに対して、加工角度に応じた（１１１）面Ｋ３，Ｋ４から離れるように傾斜させるような制御を行うことにより、加工品質の低下を抑制可能であることが理解される。

【0066】

ここで、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、制御部６が、加工処理において、第１領域Ａ１における加工進行方向ＮＤと第２領域Ａ２における加工進行方向ＮＤとを同一としてもよい。この場合、第１領域Ａ１の加工と第２領域Ａ２の加工とで加工進行方向ＮＤを変更する必要がなく、加工時間が短縮される。

【0067】

また、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、制御部６が、加工処理において、第１領域Ａ１でのレーザ光Ｌの照射と第４領域Ａ４でのレーザ光Ｌの照射とを実施した後に、第２領域Ａ２でのレーザ光Ｌの照射と第３領域Ａ３でのレーザ光Ｌの照射とを実施してもよい。この場合、ラインＡの各領域のうち、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が共通である加工（すなわち、長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜方向ＮＨａが同一である加工）を纏めて行うことにより、空間光変調器７の制御が容易となる。

【0068】

さらに、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、第１領域Ａ１は、０°から５５°にわたる領域であり、第３領域Ａ３は、５５°から９０°にわたる領域であって、第１領域Ａ１との境界を有し、第４領域Ａ４は、９０°から１２５°にわたる領域であって、第３領域Ａ３との境界を有し、第２領域Ａ２は、１２５°から１８０°にわたる領域であって、第４領域Ａ４との境界を有する。このため、ラインＡの０°から１８０°までの間の領域（１８０°から３６０°までの間の領域でも同様）が、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの形状が互いに異なる２種の領域（第１，３領域と第２，４領域）から構成されることとなる。したがって、これらの領域の加工に際する条件の切り替え回数（例えば２回）が少なくなり、加工時間の短縮を図ることが可能となる。

【0069】

以上の実施形態は、本発明の一態様について説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されず、上記実施形態を任意に変形したものとされ得る。

【0070】

引き続いて、変形例について説明する。図１６は、変形例に係る加工処理を示す模式図である。図１６に示されるように、加工処理では、ラインＡの０°から６０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＢとし、ラインＡの６０°から９０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＡとし、ラインＡの９０°から１２０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＢとし、ラインＡの１２０°から１８０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＡとしてもよい。

【0071】

この場合、ラインＡについて、第１領域Ａ１は、０°と６０°との間の３５°の点を含む領域とされ、第２領域Ａ２は、１２０°と１８０°との間の１４５°を含む領域とされ、第３領域Ａ３は、６０°と９０°との間の７５°を含む領域とされ、第４領域Ａ４は、９０°と１３０°との間の１０５°を含む領域とされる。特に、この例では、第１領域Ａ１は、０°から６０°にわたる領域であり、第３領域Ａ３は、６０°から９０°にわたる領域であって、第１領域Ａ１との境界を有し、第４領域Ａ４は、９０°から前記１２０°にわたる領域であって、第３領域Ａ３との境界を有し、第２領域Ａ２は、１２０°から１８０°にわたる領域であって、第４領域Ａ４との境界を有している。

【0072】

このように、各領域の境界（集光領域Ｃの形状の切り替えのポイント）については、一定のマージン（例えば±５°程度）を持たせることが可能である。なお、図１６の例では、最も品質低下が顕著な傾向の３５°，１４５°をそれぞれ含む第１領域Ａ１、及び、第２領域Ａ２における集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜角度（ここでは２０°）が、他の第３領域Ａ３及び第４領域Ａ４における集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜角度（ここでは１０°）よりも大きくされている。すなわち、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２にレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度を、第３領域Ａ３及び第４領域Ａ４にレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度よりも大きくすることができる。この場合、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２と、第３領域Ａ３及び第４領域Ａ４とのそれぞれにおいて、より適切に加工品質の低下の抑制が図られる。

【0073】

図１７は、別の変形例に係る加工処理を示す模式図である。図１７に示されるように、加工処理では、ラインＡの０°から５０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＢとし、ラインＡの５０°から９０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＡとし、ラインＡの９０°から１３０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＢとし、ラインＡの１３０°から１８０°の範囲で集光領域Ｃを形状ＱＡとしてもよい。

【0074】

この場合、ラインＡについて、第１領域Ａ１は、０°と５０°との間の３５°の点を含む領域とされ、第２領域Ａ２は、１３０°と１８０°との間の１４５°を含む領域とされ、第３領域Ａ３は、５０°と９０°との間の７５°を含む領域とされ、第４領域Ａ４は、９０°と１２０°との間の１０５°を含む領域とされる。特に、この例では、第１領域Ａ１は、０°から５０°にわたる領域であり、第３領域Ａ３は、５０°から９０°にわたる領域であって、第１領域Ａ１との境界を有し、第４領域Ａ４は、９０°から前記１３０°にわたる領域であって、第３領域Ａ３との境界を有し、第２領域Ａ２は、１３０°から１８０°にわたる領域であって、第４領域Ａ４との境界を有している。

【0075】

さらに、この例では、第１領域Ａ１は、３５°を含む第１部分Ａ１ａと、第１部分Ａ１ａよりも０°側の第１前側部分Ａ１ｂとを含み、第２領域Ａ２は、１４５°を含む第２部分Ａ２ａと、第２部分Ａ２ａよりも１８０°側の第２後側部分Ａ２ｂとを含む。そして、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、第１部分Ａ１ａ及び第２部分Ａ２ａにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度を、第１前側部分Ａ１ｂ及び第２後側部分Ａ２ｂにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度よりも大きくする。

【0076】

この場合、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の加工品質の悪化が顕著な傾向の３５°及び１４５°の加工の際に、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜角度を相対的に大きくすることで、加工品質の低下を確実に抑制可能である。また、第１領域Ａ１のより０°側の部分である第１前側部分Ａ１ｂや、第２領域Ａ２のより１８０°側の部分である第２後側部分Ａ２ｂといった、比較的に加工品質の悪化が顕著でない部分の加工の際に、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜角度を相対的に小さくすることで、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の影響に依る加工品質の低下を抑制可能である。

【0077】

図１８は、さらに別の変形例の加工処理を示す模式図である。図１８に示されるように、第１領域Ａ１を、０°と６０°との間の一部の領域（ここでは２０°から４５°の領域）とし、第３領域Ａ３を、６０°と９０°との間の一部の領域（ここでは６５°から８０°の領域）とし、第４領域Ａ４を、９０°と１２０°との間の一部の領域（ここでは１００°から１１５°の領域）とし、第２領域Ａ２を、１２０°と１８０°との間の一部の領域（ここでは１３５°から１６０°の領域）とすることができる。

【0078】

そして、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、ラインＡの０°から１８０°の間（１８０°から３６０°についても同様）における第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３、及び、第４領域Ａ４以外の領域にレーザ光Ｌを照射するときに、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに対して傾斜させない（傾斜角度を０°とする）。

【0079】

この場合、ラインＡのうちの加工品質の悪化が顕著な傾向の部分を含む領域以外において、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨを傾斜しないようにすることで、比較的に加工品質の悪化が顕著でない領域の加工の際に、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の影響に依る加工品質の低下を抑制可能である。

【0080】

図１９は、さらに別の変形例の加工処理を示す模式図である。図１９に示されるように、この例では、ラインＡについて、第１領域Ａ１は、０°と５５°との間の３５°の点を含む領域とされ、第２領域Ａ２は、１２５°と１８０°との間の１４５°を含む領域とされ、第３領域Ａ３は、５５°と９０°との間の７５°を含む領域とされ、第４領域Ａ４は、９０°と１２５°との間の１０５°を含む領域とされる。特に、この例では、第１領域Ａ１は、０°から５５°にわたる領域であり、第３領域Ａ３は、５５°から９０°にわたる領域であって、第１領域Ａ１との境界を有し、第４領域Ａ４は、９０°から前記１２５°にわたる領域であって、第３領域Ａ３との境界を有し、第２領域Ａ２は、１２５°から１８０°にわたる領域であって、第４領域Ａ４との境界を有している。

【0081】

また、この例では、第１領域Ａ１は、３５°を含む第１部分Ａ１ａと、第１部分Ａ１ａよりも０°側の第１前側部分Ａ１ｂと、第１部分Ａ１ａよりも５５°側の第１後側部分Ａ１ｃとを含む。また、第２領域Ａ２は、１４５°を含む第２部分Ａ２ａと、第２部分Ａ２ａよりも１２５°側の第２前側部分Ａ２ｄと、第２部分Ａ２ａよりも１８０°側の第２後側部分Ａ２ｃとを含む。

【0082】

また、この例では、第３領域Ａ３は、７５°を含む第３部分Ａ３ａと、第３部分Ａ３ａよりも５５°側の第３前側部分Ａ３ｂとを含む。さらに、第４領域Ａ４は、１４５°を含む第４部分Ａ４ａと、第４部分Ａ４ａよりも１２５°側の第４後側部分Ａ４ｂとを含む。

【0083】

そして、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、第１前側部分Ａ１ｂにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度、第１部分Ａ１ａにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度、及び、第１後側部分Ａ１ｃにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにする。

【0084】

また、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、第２後側部分Ａ２ｃにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度、第２部分Ａ２ａにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度、及び、第２前側部分Ａ２ｄにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度が、この順で大きくなるようにする。

【0085】

また、制御部６は、加工処理において、空間光変調器７を制御することによって、第３前側部分Ａ３ｂにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度を、第３部分Ａ３ａにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度よりも大きくすると共に、第４後側部分Ａ４ｂにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度を、第４部分Ａ４ａにレーザ光Ｌを照射するときの長手方向ＮＨの加工進行方向ＮＤに対する傾斜角度よりも大きくする。

【0086】

この場合、ラインＡの各領域をより細分化してレーザ光Ｌの集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜角度を調整することで、各部分における最適な条件の探索により品質改善を図ることが可能となる。

【0087】

なお、上記実施形態では、張り合わせウェハである対象物１１のトリミング加工を行う場合について説明したが、本開示に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法は、他の加工に対して適用されてもよい。他の加工の例としては、１つの円形板状の対象物からより小さな対象物を切り出すインチダウン加工が挙げられるし、その他の任意の加工にも適用され得る。

【符号の説明】

【0088】

１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、４，５…移動部、６…制御部、７…空間光変調器（成形部）、１１…対象物。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】