特許 7438047 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(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】

   B23K 26/53 20140101AFI20240216BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20240216BHJP

   B23K 26/046 20140101ALI20240216BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

B23K26/53

B23K26/067

B23K26/046

H01L21/78 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020121657

(22)【出願日】2020-07-15

(65)【公開番号】P2022018510

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-07-03

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(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】荻原 孝文

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－５１０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０６８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６００６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１５６６８８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

Ｂ２３Ｋ ２６／０４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記支持部によって支持された前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部と、
前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記照射部及び前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記照射部は、前記レーザ光を変調する空間光変調器と、前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光を前記対象物に集光する集光部と、を有し、
前記制御部は、
前記レーザ光が複数の加工光に分岐し、且つ、複数の前記加工光の複数の集光点が、前記レーザ光の照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置するように、前記空間光変調器により前記レーザ光を変調させる第１制御を実行し、
前記第１制御では、
前記照射方向における前記レーザ光の非変調光の集光点と前記対象物のレーザ光入射面とは反対側の反対面との間に、前記改質領域を構成する複数の改質スポットから延び且つ前記仮想面に沿って伸展して互いに繋がる亀裂が存在するように、前記レーザ光を変調させる、レーザ加工装置。

【請求項2】

複数の前記改質スポットから延びる前記亀裂は、前記仮想面に沿って２次元状に広がるように互いに繋がる、請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記対象物は、基板と、前記基板のレーザ光入射側と反対側に設けられた機能素子層と、を含む、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記第１制御では、前記照射方向における前記レーザ光の非変調光の集光点と前記反対面との間に前記亀裂が存在するように、複数の前記加工光の複数の集光点を前記レーザ光の照射方向に垂直な方向に移動させる、請求項１～３の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記制御部は、
複数の前記加工光の前記集光点の位置が前記仮想面に沿って移動するように、前記移動機構により前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる第２制御を実行する、請求項１～４の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記第２制御では、複数の前記加工光の前記集光点の位置が加工用ラインに沿って移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、
複数の前記改質スポットから延びる前記亀裂は、前記加工用ラインに沿う方向及び前記加工用ラインと交差する方向に伸展して互いに繋がる、請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記第１制御では、
前記照射方向において、複数の前記加工光それぞれの集光点が当該加工光の理想集光点に対して前記レーザ光の非変調光の集光点とは反対側に位置するように、又は、複数の前記加工光それぞれの集光点が前記非変調光の集光点に対して当該加工光の理想集光点とは反対側に位置するように、前記レーザ光を変調させる、請求項１～６の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記第１制御では、
前記照射方向における前記レーザ光の非変調光の集光点と前記対象物の前記反対面との間に前記改質領域が存在するように、前記レーザ光を変調させる、請求項１～７の何れか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記レーザ光を複数の加工光に分岐し、且つ、複数の前記加工光の複数の集光点を、前記レーザ光の照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置させる工程を含み、
当該工程では、
前記照射方向における前記レーザ光の非変調光の集光点と前記対象物のレーザ光入射面とは反対側の反対面との間に、前記改質領域を構成する複数の改質スポットから延び且つ前記仮想面に沿って伸展して互いに繋がる亀裂を存在させる、レーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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、ワークを保持する保持機構と、保持機構に保持されたワークにレーザ光を照射するレーザ照射機構と、を備えるレーザ加工装置が記載されている。特許文献１に記載のレーザ加工装置では、集光レンズを有するレーザ照射機構が基台に対して固定されており、集光レンズの光軸に垂直な方向に沿ったワークの移動が保持機構によって実施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５４５６５１０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装置では、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成する場合がある。この場合、仮想面に渡る改質領域及び改質領域から延びる亀裂を境界として、対象物の一部が剥離される。このような剥離加工では、レーザ光を複数の加工光に分岐するように変調させて加工する、いわゆる多焦点レーザ加工が実施されることがある。しかし、多焦点レーザ加工を実施する剥離加工では、対象物におけるレーザ光入射側と反対側（例えば機能素子層）がレーザ光の非変調光により損傷してしまうという問題が顕著になるおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、対象物におけるレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工装置であって、対象物を支持する支持部と、支持部によって支持された対象物にレーザ光を照射する照射部と、支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備え、照射部は、レーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光を対象物に集光する集光部と、を有し、制御部は、レーザ光が複数の加工光に分岐し、且つ、複数の加工光の複数の集光点が、レーザ光の照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置するように、空間光変調器によりレーザ光を変調させる第１制御を実行し、第１制御では、照射方向におけるレーザ光の非変調光の集光点と対象物のレーザ光入射面とは反対側の反対面との間に、改質領域を構成する複数の改質スポットから延び且つ仮想面に沿って伸展して互いに繋がる亀裂が存在するように、レーザ光を変調させる。

【0007】

このレーザ加工装置では、レーザ光が複数の加工光に分岐し、且つ、複数の加工光の複数の集光点が照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置する。このとき、レーザ光の非変調光の集光点と対象物のレーザ光入射面とは反対側の反対面との間に、改質領域を構成する複数の改質スポットから延び且つ仮想面に沿って伸展して互いに繋がる亀裂が存在する。この亀裂により、対象物におけるレーザ光入射側と反対側に到達しないようにレーザ光の非変調光を遮断することができる。よって、レーザ光の非変調光により対象物の当該反対側にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。すなわち、対象物におけるレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制することが可能となる。

【0008】

本発明に係るレーザ加工装置において、複数の改質スポットから延びる亀裂は、仮想面に沿って２次元状に広がるように互いに繋がっていてもよい。このような亀裂により、レーザ光の非変調光を効果的に遮断することができる。

【0009】

本発明に係るレーザ加工装置において、対象物は、基板と、基板のレーザ光入射側と反対側に設けられた機能素子層と、を含んでいてもよい。この場合、対象物の当該反対側には機能素子層が設けられることから、対象物の当該反対側の損傷を抑制する上記効果は特に有効である。

【0010】

本発明に係るレーザ加工装置において、制御部は、複数の加工光の集光点の位置が仮想面に沿って移動するように、移動機構により支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる第２制御を実行してもよい。このように複数の加工光の集光点の位置を仮想面に沿って移動させることで、仮想面に沿った改質領域の形成を具体的に実現できる。

【0011】

本発明に係るレーザ加工装置において、第１制御では、照射方向におけるレーザ光の非変調光の集光点と反対面との間に亀裂が存在するように、複数の加工光の複数の集光点をレーザ光の照射方向に垂直な方向に移動させてもよい。これにより、レーザ光の照射方向における非変調光の集光点とレーザ光入射面の反対面との間に当該亀裂を確実に位置させることができる。

【0012】

本発明に係るレーザ加工装置において、第２制御では、複数の加工光の集光点の位置が加工用ラインに沿って移動するように、支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させ、複数の改質スポットから延びる亀裂は、加工用ラインに沿う方向及び加工用ラインと交差する方向に伸展して互いに繋がっていてもよい。このような亀裂により、レーザ光の非変調光を効果的に遮断することができる。

【0013】

本発明に係るレーザ加工装置において、第１制御では、照射方向において、複数の加工光それぞれの集光点が当該加工光の理想集光点に対してレーザ光の非変調光の集光点とは反対側に位置するように、又は、複数の加工光それぞれの集光点が非変調光の集光点に対して当該加工光の理想集光点とは反対側に位置するように、レーザ光を変調させてもよい。これにより、結果的に、レーザ光の非変調光の集光点を、対象物におけるレーザ光入射側と反対側から遠ざけることができる。よって、レーザ光の非変調光の集光で対象物の当該反対側にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。

【0014】

本発明に係るレーザ加工装置において、第１制御では、照射方向におけるレーザ光の非変調光の集光点と対象物の反対面との間に改質領域が存在するように、レーザ光を変調させてもよい。この場合、改質領域により、対象物におけるレーザ光入射側と反対側に到達しないようにレーザ光の非変調光を遮断することができる。よって、レーザ光の非変調光で対象物の当該反対側にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。

【0015】

本発明に係るレーザ加工方法は、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工方法であって、レーザ光を複数の加工光に分岐し、且つ、複数の加工光の複数の集光点を、レーザ光の照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置させる工程を含み、当該工程では、照射方向におけるレーザ光の非変調光の集光点と対象物のレーザ光入射面とは反対側の反対面との間に、改質領域を構成する複数の改質スポットから延び且つ仮想面に沿って伸展して互いに繋がる亀裂を存在させる。

【0016】

このレーザ加工方法では、上記レーザ加工装置と同様に、非変調光の集光点と反対面との間に存在する亀裂により、対象物の当該反対側に到達しないようにレーザ光の非変調光を遮断することができる。よって、レーザ光の非変調光で対象物の当該反対側にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。すなわち、対象物におけるレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、対象物におけるレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、第１実施形態のレーザ加工装置の構成図である。

【図2】図２は、図１に示される空間光変調器の一部分の断面図である。

【図3】図３（ａ）は、対象物の平面図である。図３（ｂ）は、対象物の断面図である。

【図4】図４は、レーザ光の分岐を説明する模式面である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図6】図６は、一般的な多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図7】図７は、第１実施形態の剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態の入力受付部の表示例を示す図である。

【図9】図９は、第１実施形態の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図11】図１１は、第２実施態に係る剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。

【図12】図１２は、第２実施形態の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態の他の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図14】図１４は、第３実施形態に係る多焦点加工制御を説明するための対象物の側断面図である。

【図15】図１５は、第３実施形態の亀裂を説明するための対象物の平断面図である。

【図16】図１６は、第３実施形態に係る剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について、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。

【0020】

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１に示されるように、レーザ加工装置１は、支持部２と、光源３と、光軸調整部４と、空間光変調器５と、集光部６と、光軸モニタ部７と、可視撮像部８Ａと、赤外撮像部８Ｂと、移動機構９と、制御部１０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を照射することで対象物１１に改質領域１２を形成する装置である。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。本実施形態では、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0021】

支持部２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルム（図示省略）を吸着することで、対象物１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂがＺ方向と直交するように対象物１１を支持する。支持部２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って移動可能である。本実施形態の支持部２には、対象物１１の裏面１１ｂをレーザ光入射面側である上側にした状態（表面１１ａを支持部２側である下側にした状態）で、対象物１１が載置される。支持部２は、Ｚ方向に沿って延びる回転軸２Ｒを有する。支持部２は、回転軸２Ｒを中心に回転可能である。

【0022】

光源３は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌは、対象物１１に対して透過性を有している。光軸調整部４は、光源３から出射されたレーザ光Ｌの光軸を調整する。本実施形態では、光軸調整部４は、光源３から出射されたレーザ光Ｌの進行方向をＺ方向に沿うように変更しつつ、レーザ光Ｌの光軸を調整する。光軸調整部４は、例えば、位置及び角度の調整が可能な複数の反射ミラーによって構成されている。

【0023】

空間光変調器５は、レーザ加工ヘッドＨ内に配置されている。空間光変調器５は、光源３から出射されたレーザ光Ｌを変調する。本実施形態では、光軸調整部４からＺ方向に沿って下側に進行したレーザ光Ｌがレーザ加工ヘッドＨ内に入射し、レーザ加工ヘッドＨ内に入射したレーザ光ＬがミラーＨ１によってＹ方向に対して角度を成すように水平に反射され、ミラーＨ１によって反射されたレーザ光Ｌが空間光変調器５に入射する。空間光変調器５は、そのように入射したレーザ光ＬをＹ方向に沿って水平に反射しつつ変調する。

【0024】

集光部６は、レーザ加工ヘッドＨの底壁に取り付けられている。集光部６は、空間光変調器５によって変調されたレーザ光Ｌを、支持部２によって支持された対象物１１に集光する。本実施形態では、空間光変調器５によってＹ方向に沿って水平に反射されたレーザ光ＬがダイクロイックミラーＨ２によってＺ方向に沿って下側に反射され、ダイクロイックミラーＨ２によって反射されたレーザ光Ｌが集光部６に入射する。集光部６は、そのように入射したレーザ光Ｌを対象物１１に集光する。集光部６は、集光レンズユニット６１が駆動機構６２を介してレーザ加工ヘッドＨの底壁に取り付けられることで構成されている。駆動機構６２は、例えば圧電素子の駆動力によって、集光レンズユニット６１をＺ方向に沿って移動させる。

【0025】

なお、レーザ加工ヘッドＨ内において、空間光変調器５と集光部６との間には、結像光学系（図示省略）が配置されている。結像光学系は、空間光変調器５の反射面と集光部６の入射瞳面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、空間光変調器５の反射面でのレーザ光Ｌの像（空間光変調器５によって変調されたレーザ光Ｌの像）が集光部６の入射瞳面に転像（結像）される。レーザ加工ヘッドＨの底壁には、Ｘ方向において集光レンズユニット６１の両側に位置するように１対の測距センサＳ１，Ｓ２が取り付けられている。各測距センサＳ１，Ｓ２は、対象物１１の裏面１１ｂに対して測距用の光（例えば、レーザ光）を出射し、裏面１１ｂで反射された測距用の光を検出することで、裏面１１ｂの変位データを取得する。レーザ加工ヘッドＨは、照射部を構成する。

【0026】

光軸モニタ部７は、レーザ加工ヘッドＨ内に配置されている。光軸モニタ部７は、ダイクロイックミラーＨ２を透過したレーザ光Ｌの一部を検出する。光軸モニタ部７による検出結果は、例えば、集光レンズユニット６１に入射するレーザ光Ｌの光軸と集光レンズユニット６１の光軸との関係を示す。可視撮像部８Ａは、レーザ加工ヘッドＨ内に配置されている。可視撮像部８Ａは、可視光Ｖを出射し、可視光Ｖによる対象物１１の像を画像として取得する。本実施形態では、可視撮像部８Ａから出射された可視光ＶがダイクロイックミラーＨ２及び集光部６を介して対象物１１の裏面１１ｂに照射され、裏面１１ｂで反射された可視光Ｖが集光部６及びダイクロイックミラーＨ２を介して可視撮像部８Ａで検出される。赤外撮像部８Ｂは、レーザ加工ヘッドＨの側壁に取り付けられている。赤外撮像部８Ｂは、赤外光を出射し、赤外光による対象物１１の像を赤外線画像として取得する。

【0027】

移動機構９は、レーザ加工ヘッドＨをＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる機構を含む。移動機構９は、レーザ光Ｌの集光点ＣがＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動するように、モータ等の公知の駆動装置の駆動力によりレーザ加工ヘッドＨを駆動する。また、移動機構９は、回転軸２Ｒを中心に支持部２を回転させる機構を含む。移動機構９は、レーザ光Ｌの集光点Ｃが回転軸２Ｒ回りのθ方向に移動するように、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。

【0028】

制御部１０は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部１０は、少なくとも空間光変調器５及び移動機構９を制御する。制御部１０は、処理部１０１と、記憶部１０２と、入力受付部１０３と、を有している。処理部１０１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１０１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。

【0029】

記憶部１０２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１０３は、オペレータから各種データの入力を受け付けるインターフェース部である。本実施形態では、入力受付部１０３は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成する。入力受付部１０３は、後述するように、スライシング位置及びＺ方向シフト量の入力を受け付ける。

【0030】

以上のように構成されたレーザ加工装置１では、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の集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。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、複数の改質スポット１２ｓ及び複数の改質スポット１２ｓから延びる亀裂を含む。

【0031】

空間光変調器５について具体的に説明する。空間光変調器５は、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。図２に示されるように、空間光変調器５は、半導体基板５１上に、駆動回路層５２、画素電極層５３、反射膜５４、配向膜５５、液晶層５６、配向膜５７、透明導電膜５８及び透明基板５９がこの順序で積層されることで、構成されている。

【0032】

半導体基板５１は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層５２は、半導体基板５１上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層５３は、半導体基板５１の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極５３ａを含んでいる。各画素電極５３ａは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極５３ａには、駆動回路層５２によって電圧が印加される。

【0033】

反射膜５４は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜５５は、液晶層５６における反射膜５４側の表面に設けられており、配向膜５７は、液晶層５６における反射膜５４とは反対側の表面に設けられている。各配向膜５５，５７は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜５５，５７における液晶層５６との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜５５，５７は、液晶層５６に含まれる液晶分子５６ａを一定方向に配列させる。

【0034】

透明導電膜５８は、透明基板５９における配向膜５７側の表面に設けられており、液晶層５６等を挟んで画素電極層５３と向かい合っている。透明基板５９は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜５８は、例えば、ＩＴＯ等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板５９及び透明導電膜５８は、レーザ光Ｌを透過させる。

【0035】

以上のように構成された空間光変調器５では、変調パターンを示す信号が制御部１０から駆動回路層５２に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極５３ａに印加され、各画素電極５３ａと透明導電膜５８との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層５６において、各画素電極５３ａに対応する領域ごとに液晶分子５６ａの配列方向が変化し、各画素電極５３ａに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層５６に変調パターンが表示された状態である。

【0036】

液晶層５６に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが、外部から透明基板５９及び透明導電膜５８を介して液晶層５６に入射し、反射膜５４で反射されて、液晶層５６から透明導電膜５８及び透明基板５９を介して外部に出射させられると、液晶層５６に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５によれば、液晶層５６に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。

【0037】

対象物１１の構成について具体的に説明する。本実施形態の対象物１１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、円板状に形成されたウェハである。対象物１１は、表面（第１面）１１ａ及び表面１１ａとは反対側の裏面（第２面）１１ｂを有している。対象物１１は、基板２１と、基板２１のレーザ光入射面側と反対側に設けられたデバイス層（機能素子層）２２と、を含む。対象物１１は、基板２１上にデバイス層２２が積層されることで構成されている。

【0038】

基板２１は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。基板２１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。デバイス層２２は、対象物１１における表面１１ａ側に設けられている。デバイス層２２は、基板２１の主面に沿ってマトリックス状に配列された複数の機能素子を含む。デバイス層２２は、基板２１に蒸着されたＴｉ（チタン）層及びＳｎ（すず）層等の金属層を含む。各機能素子は、例えば、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。各機能素子は、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。

【0039】

対象物１１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１２の形成を予定する面である。仮想面Ｍ１は、対象物１１のレーザ光入射面である裏面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。

【0040】

また、対象物１１には、加工用ライン１５が設定されている。加工用ライン１５は、改質領域１２の形成を予定するラインである。加工用ライン１５は、対象物１１において周縁側から内側に向かって渦巻き状に延在する。換言すると、加工用ライン１５は、支持部２の回転軸２Ｒ（図１参照）の位置を中心とする渦巻き状（インボリュート曲線）に延びる。加工用ライン１５は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。仮想面Ｍ１及び加工用ライン１５の設定は、制御部１０において行うことができる。仮想面Ｍ１及び加工用ライン１５は、座標指定されたものであってもよい。仮想面Ｍ１及び加工用ライン１５の何れか一方のみが設定されていてもよい。

【0041】

本実施形態のレーザ加工装置１は、対象物１１に集光点（少なくとも集光領域の一部）Ｃを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域１２を形成する。レーザ加工装置１は、対象物１１に剥離加工を含むレーザ加工を施し、半導体デバイスを取得（製造）する。剥離加工は、対象物１１の一部分を剥離するための加工である。

【0042】

制御部１０は、レーザ光Ｌが複数の加工光に分岐し、且つ、複数の加工光の複数の集光点がレーザ光Ｌの照射方向に垂直な方向において互いに異なる箇所に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる多焦点加工制御（第１制御）を実行する。例えば多焦点加工制御では、空間光変調器５を制御し、空間光変調器５の液晶層５６に所定の変調パターン（回折パターンを含む変調パターン等）を表示させる。この状態で、光源３からレーザ光Ｌを出射させ、集光部６によってレーザ光Ｌが裏面１１ｂ側から対象物１１に集光させる。つまり、空間光変調器５によってレーザ光Ｌを変調させ、変調させたレーザ光Ｌを集光部６によって裏面１１ｂをレーザ光入射面として対象物１１に集光させる。これにより、レーザ光Ｌが２つの加工光Ｌ１，Ｌ２に分岐（回折）され、２つの加工光Ｌ１，Ｌ２の各集光点Ｃ１，Ｃ２がＸ方向及び／又はＹ方向において互いに異なる箇所に位置する。

【0043】

図４に示される一例では、加工進行方向Ｋ１（加工用ライン１５の延在方向）に対する傾斜方向Ｋ２に一列に並ぶ２つの改質スポット１２ｓが仮想面Ｍ１上に形成されるように、レーザ光Ｌが２つの加工光Ｌ１，Ｌ２へ２分岐される。加工光Ｌ１は－１次光であり、加工光は＋１次光に対応する。同時形成される複数の改質スポット１２ｓについて、Ｘ方向の間隔が分岐ピッチＢＰｘであり、Ｙ方向の間隔が分岐ピッチＢＰｙである。連続する２パルスのレーザ光Ｌの照射で形成される一対の改質スポット１２ｓについて、加工進行方向Ｋ１における間隔がパルスピッチＰＰである。加工進行方向Ｋ１と傾斜方向Ｋ２と間の角度が分岐角度αである。

【0044】

多焦点加工制御では、図５に示されるように、Ｚ方向において、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が当該加工光Ｌ１，Ｌ２の理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してレーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０とは反対側に位置するように、レーザ光Ｌを変調させる。具体的には、多焦点加工制御では、Ｚ方向において、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してＺ方向シフト量だけデバイス層２２側に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。

【0045】

加工光の理想集光点とは、球面収差がなく加工光が対象物１１中の１点に集光すると仮定した場合における集光点である。レーザ光Ｌの非変調光Ｌ０とは、空間光変調器５に入射したレーザ光Ｌのうち、空間光変調器５によって変調されずに空間光変調器５から出射された光である。例えば、空間光変調器５に入射したレーザ光Ｌのうち透明基板５９の外側表面（透明導電膜５８とは反対側の表面）で反射された光が非変調光Ｌ０となる。非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０は、集光レンズユニット６１の焦点位置に対応する。非変調光Ｌ０が対象物１１内にあるとき、もしくは、対象物１１を通過して入射側と反対側に位置するとき（図９参照）、球面収差等の影響で集光領域はＺ方向に伸びてしまうが、その中でも、最もダメージに影響する点であって強度の強い点を、集光点Ｃ０と定義している。

【0046】

多焦点加工制御では、Ｚ方向において、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の内部におけるレーザ光入射側（裏面１１ｂ側）に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。多焦点加工制御では、入力受付部１０３で受け付けたスライシング位置及びＺ方向シフト量に基づいて、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２を当該加工光Ｌ１，Ｌ２の理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０から仮想面Ｍ１に沿った位置までシフトさせる。このような加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２のシフトは、空間光変調器５の液晶層５６に表示する変調パターンを適宜に制御することで実現できる。

【0047】

制御部１０は、レーザ加工ヘッドＨからのレーザ光Ｌの照射に併せて、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２の位置が仮想面Ｍ１に沿って移動するように移動機構９により支持部２及びレーザ加工ヘッドＨの少なくとも一方を移動させる移動制御（第２制御）を実行する。移動制御では、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２の位置が加工用ライン１５に沿って移動するように、支持部２及びレーザ加工ヘッドＨの少なくとも一方を移動させる。移動制御では、支持部２を回転させながら、レーザ加工ヘッドＨ（集光点Ｃ１，Ｃ２）のＸ方向における移動を制御する。

【0048】

制御部１０は、支持部２の回転量に関する回転情報（以下、「θ情報」ともいう）に基づいて、各種の制御を実行可能である。θ情報は、支持部２を回転させる移動機構９の駆動量から取得されてもよいし、別途のセンサ等により取得されてもよい。θ情報は、公知の種々の手法により取得することができる。制御部１０は、入力受付部１０３の表示を制御する。制御部１０は、入力受付部１０３から入力された各種の設定に基づいて、剥離加工を実行する。

【0049】

次に、レーザ加工装置１によるレーザ加工方法を説明する。ここでは、レーザ加工装置１を用いて対象物１１に剥離加工を行う一例を説明する。

【0050】

まず、裏面１１ｂをレーザ光入射面側にした状態で支持部２上に対象物１１を載置する。対象物１１においてデバイス層２２が搭載された表面１１ａ側は、支持基板ないしテープ材が接着されて保護されている。続いて、可視撮像部８Ａによって取得された画像（例えば、対象物１１の裏面１１ｂの像）に基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｃが裏面１１ｂ上に位置するように、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッドＨ（すなわち、集光部６）を移動させるハイトセットを行う。ハイトセットの位置を基準として、レーザ光Ｌの集光点Ｃが裏面１１ｂから所定深さに位置するように、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッドＨを移動させる。

【0051】

以下、このようにＺ方向に沿ってレーザ加工ヘッドＨをハイトセットの位置から移動させた後の集光部６の位置を「デフォーカス位置」という。ここでは、デフォーカス位置は、ハイトセット時を基準（デフォーカス位置＝０）とし、集光部６が対象物１１に近づくほどマイナス（負側）となるパラメータとする。所定深さは、対象物１１の仮想面Ｍ１に沿って改質領域１２を形成可能な深さである。

【0052】

続いて、支持部２を一定の回転速度で回転させながら、光源３からレーザ光Ｌを照射すると共に、集光点Ｃが仮想面Ｍ１の外縁側から内側にＸ方向に移動するようにレーザ加工ヘッドＨをＸ方向に沿って移動する。これにより、対象物１１の内部において仮想面Ｍ１上の加工用ライン１５に沿って、回転軸２Ｒ（図１参照）の位置を中心とする渦巻き状に延びる改質領域１２を形成する。

【0053】

改質領域１２の形成では、多焦点加工制御が実行され、レーザ光Ｌが複数の加工光Ｌ１，Ｌ２に分岐され、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の複数の集光点Ｃ１，Ｃ２がＸ方向及び／又はＹ方向において互いに異なる箇所に位置される。これと共に、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２の位置が、仮想面Ｍ１に沿って相対的に移動させられる。これにより、複数の改質スポット１２ｓが仮想面Ｍ１に沿って形成される。このとき、一対の測距センサＳ１，Ｓ２のうち加工進行方向Ｋ１の前側に位置する一方で取得された裏面１１ｂの変位データに基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｃが裏面１１ｂに追従するように集光部６の駆動機構６２を動作させる。

【0054】

形成した改質領域１２は、複数の改質スポット１２ｓを含む。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。改質領域１２は、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、レーザ光ＬのパルスピッチＰＰ（対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度をレーザ光Ｌの繰り返し周波数で除した値）によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

【0055】

続いて、仮想面Ｍ１に渡る改質領域１２及び改質領域１２の改質スポット１２ｓから延びる亀裂を境界として、対象物１１の一部を剥離する。対象物１１の剥離は、例えば吸着冶具を用いて行ってもよい。対象物１１の剥離は、支持部２上で実施してもよいし、剥離専用のエリアに移動させて実施してもよい。対象物１１の剥離は、エアーブロー又はテープ材を利用して剥離してもよい。外部応力だけで対象物１１を剥離できない場合には、対象物１１に反応するエッチング液（ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等）で改質領域１２を選択的にエッチングしてもよい。これにより、対象物１１を容易に剥離することが可能となる。

【0056】

なお、支持部２を一定の回転速度で回転させたが、当該回転速度は変化させてもよい。例えば支持部２の回転速度は、改質スポット１２ｓのパルスピッチＰＰが一定間隔となるように変化させてもよい。対象物１１の剥離面に対して、仕上げの研削又は砥石等の研磨材による研磨を行ってもよい。エッチングにより対象物１１を剥離している場合、当該研磨を簡略化してもよい。

【0057】

ところで、一般的な従来の多焦点加工制御では、図６に示されるように、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２がその理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０と一致するように構成される。この場合、レーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の漏れ光（対象物１１に吸収されない光）の影響により、デバイス層２２が損傷する問題が懸念される。特に、剥離加工では、このような問題は顕著になるおそれがある。これは、剥離加工では、デバイス層２２のアクティブエリア上にもレーザ光Ｌが照射されることから、非変調光Ｌ０の漏れ光は、デバイス層２２の直下ダメージに繋がりやすく、ひいてはデバイス特性悪化に繋がりやすいためである。

【0058】

この点、本実施形態の多焦点加工制御によれば、Ｚ方向において複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が、当該加工光Ｌ１，Ｌ２の理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してレーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０とは反対側に位置する。具体的には、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してＺ方向シフト量だけデバイス層２２に接近した位置に位置する。デフォーカス位置が、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０を仮想面Ｍ１に沿って位置させる場合（後述の比較例参照）に比べて、Ｚ方向シフト量だけデバイス層２２から離れる側に位置する。非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０を仮想面Ｍ１に沿って位置させる場合に比べて、Ｚ方向シフト量だけデバイス層２２から離れる側に位置する。

【0059】

したがって、レーザ加工装置１及びレーザ加工方法によれば、結果的に、レーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を、対象物１１におけるデバイス層２２から遠ざけることができる。デバイス層２２に至った当該漏れ光のエネルギ密度を抑えることができる。非変調光Ｌ０の集光によりデバイス層２２に及ぶ悪影響を低減することができる。非変調光Ｌ０の集光で対象物１１のデバイス層２２にダメージが発生しまうのを抑制することができる。すなわち、対象物１１におけるデバイス層２２（レーザ光入射側と反対側）の損傷を抑制することが可能となる。

【0060】

レーザ加工装置１の多焦点加工制御では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の内部におけるレーザ光入射側（裏面１１ｂ側）に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。換言すると、レーザ加工方法では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を、対象物１１の内部におけるレーザ光入射側に位置させる。これにより、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を対象物１１のデバイス層２２層から効果的に遠ざけることができる。

【0061】

レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、対象物１１は、基板２１及びデバイス層２２を含む。対象物１１のレーザ光入射側と反対側にはデバイス層２２が設けられることから、対象物１１のレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制する効果として、対象物１１におけるデバイス層２２の損傷を抑制する効果が奏される。当該効果は特に有効である。

【0062】

レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２の位置が仮想面Ｍ１に沿って移動するように、移動機構９により支持部２及びレーザ加工ヘッドＨの少なくとも一方を移動させる。このように複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２の位置を仮想面Ｍ１に沿って移動させることで、仮想面Ｍ１に沿った改質領域１２の形成を具体的に実現できる。

【0063】

なお、レーザ加工装置１の多焦点加工制御では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の外部であって対象物１１よりも集光部６側に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させてもよい。換言すると、レーザ加工方法では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を、対象物１１の外部であって対象物１１よりも集光部６側に位置させてもよい。これにより、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を対象物１１のデバイス層２２から効果的に遠ざけることができる。

【0064】

図７は、第１実施形態に係る剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。図中において、比較例は、例えば図６に示される一般的な多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。実施例１は、上述した第１実施形態の多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。Ｚ方向シフト量は、絶対値を示している。ダメージ評価写真は、レーザ加工後の対象物１１（デバイス層２２）を表面１１ａから見た写真図である。共通加工条件として、分岐ピッチＢＰｘは１００μｍ、分岐ピッチＢＰｙは６０μｍ、レーザ光Ｌの出力は３．７Ｗ、パルスエネルギ（分岐で２０％ロスを想定した換算値）は１８．５μＪ、パルスピッチＰＰは６．２５μｍ、周波数は８０ｋＨｚ、パルス幅は７００ｎｓとしている。対象物１１は、表面１１ａ及び裏面１１ｂの面方位が［１００］のウェハである。図中の写真図では、左右に延びる加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌがスキャンされている。

【0065】

図７に示されるように、比較例では、非変調光Ｌ０の漏れ光に起因したダメージが、加工用ラインに沿って断続的にデバイス層２２に表れていることがわかる（図中の点線状のライン参照）。これに対して、実施例１では、当該ダメージの回避を実現できることがわかる。なお、Ｚ方向シフト量が５μｍ、１０μｍ及び１５μｍでは、ダメージの回避を実現することは困難であるという知見も得られた。

【0066】

図８は、入力受付部１０３の表示例を示す図である。図８に示されるように、入力受付部１０３は、オペレータから各種データの入力を受け付ける。図中において、「ＳＳ１」は加工光Ｌ１を示し、「ＳＳ２」は加工光Ｌ２を示す。オペレータは、「分岐数」及び「シフト方向」、並びに、各加工光Ｌ１，Ｌ２に関する数値等を入力受付部１０３を介して入力することができる。

【0067】

図８に示される例では、「分岐数」に「２」が入力されており、「シフト方向」に「Ｚ方向」が入力されている。つまり、レーザ光Ｌが２つの加工光Ｌ１，Ｌ２に分岐された状態で、Ｚ方向シフトのレーザ加工方法が選択されている。Ｚ方向シフトのレーザ加工方法は、上述したように、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してＺ方向シフト量だけデバイス層２２に接近した位置に位置するレーザ加工方法である。

【0068】

スライシング位置は、対象物１１における仮想面Ｍ１の位置（裏面１１ｂからの距離）を示す。スライシング位置は、第１データに対応する。Ｚ方向シフト量は、加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２と理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０との距離を示す。Ｚ方向シフト量は、第２データに対応する。「球面収差」に入力された「基準」は、各加工光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の球面収差の補正量を示す。なお、入力受付部１０３では、Ｚ方向シフト量が一定値以上となるようにその入力が制限されてもよい。

【0069】

このように、レーザ加工装置１では、入力受付部１０３で受け付けたスライシング位置及びＺ方向シフト量を含む各種データに基づいて、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２を理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０からシフトさせることができる。この場合、オペレータは、少なくともスライシング位置及びＺ方向シフト量について所望に設定することができる。

【0070】

図９は、第１実施形態の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物１１の側断面図である。図９に示されるように、多焦点加工制御では、Ｚ方向において、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０に対して当該加工光Ｌ１，Ｌ２の理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０とは反対側に位置するように、レーザ光Ｌを変調させてもよい。このような変形例に係る多焦点加工制御では、Ｚ方向において、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２が理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してＺ方向シフト量だけ集光部６に近づく側に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。

【0071】

この変形例においても、結果的に、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を対象物１１におけるデバイス層２２から遠ざけることができる。デバイス層２２に至った非変調光Ｌ０の漏れ光のエネルギ密度を抑えることができ、対象物１１におけるデバイス層２２（レーザ光入射側と反対側）の損傷を抑制することが可能となる。

【0072】

変形例に係る多焦点加工制御では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の外部であって対象物１１よりも集光部６側とは反対側に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させている。換言すると、変形例に係るレーザ加工方法では、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を、対象物１１の外部であって対象物１１よりも集光部６側とは反対側に位置させている。これにより、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を対象物１１のデバイス層２２層から効果的に遠ざけることができる。

【0073】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。第２実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点について説明し、重複する説明は省略する。

【0074】

第２実施形態の多焦点加工制御では、図１０に示されるように、レーザ光Ｌが３つの加工光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に分岐（回折）され且つそれらの各集光点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３がＸ方向及び／又はＹ方向において互いに異なる箇所に位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。加工光Ｌ３は０次光である。

【0075】

多焦点加工制御では、Ｚ方向におけるレーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａ（レーザ光入射面とは反対側の反対面）との間に、加工光Ｌ３の集光による改質領域１２（改質スポット１２ｍ）が存在するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させる。つまり、多焦点加工制御では、レーザ光Ｌが分岐されて成る加工光Ｌ１～Ｌ３のうちの加工光Ｌ１，Ｌ２の集光により改質スポット１２ｍを形成すると同時に、０次光である加工光Ｌ３の集光により、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａとの間（集光点Ｃ０の直下）に改質スポット１２ｍを形成させる。

【0076】

０次光の加工光Ｌ３の出力は、加工光Ｌ１～Ｌ３の出力の中で最も小さい。０次光の加工光Ｌ３の集光による改質スポット１２ｍは、加工光Ｌ１，Ｌ２の集光による改質スポット１２ｓよりも小さい。対象物１１の仮想面Ｍ１に沿う剥離に対する寄与度について、改質スポット１２ｍは改質スポット１２ｓよりも小さい。例えば、改質スポット１２ｓに係る加工光Ｌ１，Ｌ２の出力（エネルギ）は１８．５μＪであり、それより小さい改質スポット１２ｍに係る加工光Ｌ３の出力（エネルギ）は８μＪである。

【0077】

以上、第２実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、レーザ光Ｌを複数の加工光Ｌ１～Ｌ３に分岐し、且つ、複数の加工光Ｌ１～Ｌ３の複数の集光点Ｃ１～Ｃ３をＸ方向及び／又はＹ方向において互いに異なる箇所に位置させる。このとき、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と対象物１１の表面１１ａ（デバイス層２２）との間には、改質領域１２が存在する。この改質領域１２により、対象物１１の表面１１ａ側のデバイス層２２に到達しないように非変調光Ｌ０を遮断することができる。例えば、加工光Ｌ３の集光点Ｃ３及びその周辺で温度上昇が発生し、吸収が始まった時点から、非変調光Ｌ０の漏れ光も、集光点Ｃ３及びその周辺で吸収される。これにより、デバイス層２２への非変調光Ｌ０の漏れ量を、影響の無い範囲に抑制することができる。非変調光Ｌ０によりデバイス層２２にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。すなわち、対象物１１におけるデバイス層２２の損傷を抑制することが可能となる。

【0078】

第２実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、複数の加工光Ｌ１～Ｌ３に含まれる０次光の加工光Ｌ３の集光により、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａとの間に改質スポット１２ｍを形成させる。これにより、改質スポット１２ｓと同時に形成する改質スポット１２ｍを利用して、非変調光Ｌ０を対象物１１のデバイス層２２に到達しないように遮断することができる。

【0079】

第２実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、０次光である加工光Ｌ３の出力は、複数の加工光Ｌ１～Ｌ３の出力の中で最も小さい。これにより、０次光である加工光Ｌ３の集光による改質領域１２を、仮想面Ｍ１に沿った対象物１１の剥離に寄与しにくくすることが可能となる。

【0080】

図１１は、第２実施形態に係る剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。図中において、比較例は、例えば図６に示される一般的な多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。実施例２は、上述した第２実施形態の多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。赤外線画像は、赤外撮像部８Ｂで取得された画像であって仮想面Ｍ１の位置における画像である。ダメージ評価写真は、レーザ加工後の対象物１１（デバイス層２２）を表面１１ａから見た写真図である。図中の画像及び写真図では、左右に延びる加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌがスキャンされている。図１１に示されるように、比較例では、非変調光Ｌ０の漏れ光に起因したダメージが、加工用ラインに沿って断続的にデバイス層２２に表れていることがわかる（点線状のライン参照）。これに対して、実施例２では、当該ダメージの回避を実現できることがわかる。

【0081】

図１２は、第２実施形態の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物１１の側断面図である。図１１に示されるように、多焦点加工制御では、０次光の加工光Ｌ３の出力は、加工光Ｌ１，Ｌ２の出力（複数の加工光Ｌ１～Ｌ３のうち０次光の加工光Ｌ３以外の少なくとも何れか）の出力と同じであってもよい。これにより、０次光である加工光Ｌ３の集光による改質領域１２（改質スポット１２ｍ）を、仮想面Ｍ１に沿った対象物１１の剥離に利用することが可能となる。

【0082】

図１３は、第２実施形態の他の変形例に係る多焦点加工制御を説明するための対象物１１の側断面図である。図１１に示されるように、多焦点加工制御では、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａとの間に、既に形成されている改質領域１２（図示する例では改質スポット１２ｒ）が位置するように、空間光変調器５によりレーザ光Ｌを変調させ、加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２をレーザ光Ｌの照射方向に垂直な方向に移動させてもよい。

【0083】

例えば多焦点加工制御では、レーザ光Ｌを２分岐して加工光Ｌ１，Ｌ２をパルス照射する際、それより前の加工光Ｌ１（又は加工光Ｌ２）のパルス照射で既に形成されている改質領域１２の直上に非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が位置するように、空間光変調器５により加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させてもよい。これにより、既に形成されている改質領域１２を利用して、非変調光Ｌ０をデバイス層２２に到達しないように物理的に遮断することができる。

【0084】

第２実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法は、上述した第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法を含んでいてもよい。つまり、第２実施形態では、Ｚ方向において加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２を、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対して非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０とは反対側、又は、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０に対して理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０とは反対側に位置させて、結果的に、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０をデバイス層２２（レーザ光入射側と反対側）から遠ざけてもよい。

【0085】

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。第３実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点について説明し、重複する説明は省略する。

【0086】

第３実施形態の多焦点加工制御では、図１４に示されるように、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と対象物１１の表面１１ａ（レーザ光入射面の反対面）との間に、改質スポット１２ｓから延び且つ仮想面Ｍ１に沿って伸展して互いに繋がる亀裂ＦＣが存在するように、レーザ光Ｌを変調させる。

【0087】

亀裂ＦＣは、仮想面Ｍ１に沿って２次元状に広がるように互いに繋がる（図１５参照）。亀裂ＦＣは、加工用ライン１５に沿う方向及び加工用ライン１５と交差（直交）する方向に伸展して互いに繋がる。亀裂ＦＣは、剥離亀裂である。亀裂ＦＣは、赤外撮像部８Ｂで取得された仮想面Ｍ１の位置における赤外線画像上において、左右上下に伸展し、複数の加工用ライン１５を跨いで繋がっている。亀裂ＦＣは、加工状態がスライシングフルカット状態の場合に実現し得る。スライシングフルカット状態は、改質スポット１２ｓから亀裂ＦＣが延びている状態であって、当該赤外線画像上において改質スポット１２ｓが確認できない（当該亀裂ＦＣにより形成された空間ないし隙間が確認される）状態である（図１６の実施例３の赤外線画像を参照）。

【0088】

このような亀裂ＦＣを実現し得る加工条件は、加工状態がスライシングフルカット状態になるように、公知技術に基づき各種の加工パラメータが適宜設定された条件（スライシングフルカット条件）である。スライシングフルカット条件としては、例えば、レーザ光Ｌの出力は３．７Ｗ、パルスエネルギ（分岐で２０％ロスを想定した換算値）は１８．５μＪ、パルス幅は７００ｎｓ、分岐ピッチＢＰｘ，ＢＰｙは１０μ～３０μｍ（特に分岐ピッチＢＰｙは３０μｍ）、加工速度は８００ｍｍ／ｓ、パルスピッチＰＰは１０μｍ、パルス幅は７００ｎｓである。多焦点加工制御では、スライシングフルカット条件を加工条件としたレーザ加工を実行させる。

【0089】

以上、第３実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、レーザ光Ｌを複数の加工光Ｌ１～Ｌ３に分岐し、且つ、複数の加工光Ｌ１～Ｌ３の複数の集光点Ｃ１～Ｃ３をＸ方向及び／又はＹ方向において互いに異なる箇所に位置させる。このとき、レーザ光Ｌの非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と対象物１１の表面１１ａとの間に、改質スポット１２ｓから延び且つ仮想面Ｍ１に沿って伸展して互いに繋がる亀裂ＦＣが存在する。この亀裂ＦＣにより、対象物１１における表面１１ａ側のデバイス層２２に到達しないように非変調光Ｌ０を遮断することができる。よって、非変調光Ｌ０で対象物１１のデバイス層２２にダメージが発生してしまうのを抑制することができる。すなわち、対象物１１におけるデバイス層２２の損傷を抑制することが可能となる。

【0090】

第３実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、複数の改質スポット１２ｓから延びる亀裂ＦＣは、仮想面Ｍ１に沿って２次元状に広がるように互いに繋がっている。このような亀裂ＦＣにより、非変調光Ｌ０を効果的に遮断することができる。

【0091】

第３実施形態のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、複数の改質スポット１２ｓから延びる亀裂ＦＣは、加工用ライン１５に沿う方向及び加工用ライン１５と交差する方向に伸展して互いに繋がっている。このような亀裂ＦＣにより、非変調光Ｌ０を効果的に遮断することができる。

【0092】

なお、第３実施形態では、亀裂ＦＣが伸展している範囲（図１５の半透明範囲を参照）であれば、その直上の任意の位置に非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０を位置するように、空間光変調器５により加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させてもよい。つまり、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａとの間に亀裂ＦＣが存在するように、加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２をレーザ光Ｌの照射方向に垂直な方向に移動させてもよい。これにより、Ｚ方向における非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と表面１１ａとの間に亀裂ＦＣを確実に位置させることができる。

【0093】

図１６は、第３実施形態に係る剥離加工を評価する評価試験の結果を示す図である。図中において、比較例は、例えば図６に示される一般的な多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。実施例３は、上述した第３実施形態の多焦点加工制御に係る剥離加工の例である。赤外線画像は、赤外撮像部８Ｂで取得された画像であって仮想面Ｍ１の位置における画像である。ダメージ評価写真は、レーザ加工後の対象物１１（デバイス層２２）を表面１１ａから見た写真図である。図中の画像及び写真図では、左右に延びる加工用ラインに沿ってレーザ光Ｌがスキャンされている。図１６に示されるように、比較例では、非変調光Ｌ０の漏れ光に起因したダメージが、加工用ラインに沿って断続的にデバイス層２２に表れていることがわかる（図中の点線状のライン参照）。これに対して、実施例３では、当該ダメージの回避を実現できることがわかる。

【0094】

第３実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、上述した第１実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法を含んでいてもよい。つまり、第３実施形態では、Ｚ方向において加工光Ｌ１，Ｌ２の集光点Ｃ１，Ｃ２を、理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対して非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０とは反対側、又は、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０に対して理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０とは反対側に位置させて、結果的に、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０をデバイス層２２（レーザ光入射側と反対側）から遠ざけてもよい。これに代えてもしくは加えて、第３実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、上述した第２実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法を含んでいてもよい。つまり、第３実施形態では、非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０と対象物１１の表面１１ａ（デバイス層２２）との間に改質領域１２を存在させてもよい。

【0095】

［変形例］
以上、本発明の一態様は、上述した実施形態に限定されない。

【0096】

上記実施形態では、レーザ光Ｌの分岐数（加工光の数）は限定されず、上述した２分岐及び３分岐だけでなく、４分岐以上であってもよい。上記実施形態では、複数の加工光それぞれの集光点の間隔は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。上記実施形態では、レーザ加工ヘッドＨ及び支持部２の双方を移動機構９により移動させたが、これらの少なくとも一方を移動機構９により移動させてもよい。

【0097】

上記実施形態では、対象物１１におけるレーザ光入射側と反対側のデバイス層２２の損傷を抑制する効果を奏するが、デバイス層２２の損傷を抑制する効果に限られない。上記実施形態によれば、対象物１１におけるレーザ光入射面の反対面である表面１１ａの損傷を抑制することができる。上記実施形態によれば、対象物１１における表面１１ａ側の部分の損傷を抑制することができる。要は、上記実施形によれば、対象物１１におけるレーザ光入射側と反対側の損傷を抑制することができる。

【0098】

上記実施形態では、加工用ラインは渦巻き状に限定されず、種々の形状の加工用ラインが対象物１１に設定されていてもよい。加工用ラインは、例えば、所定方向に沿って並ぶ直線状の複数のラインを含んでいてもよい。直線状の複数のラインは、その一部又は全部が繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。上記実施形態は、照射部として複数のレーザ加工ヘッドを備えていてもよい。上記実施形態では、空間光変調器５は反射型の空間光変調器に限定されず、透過型の空間光変調器を採用してもよい。

【0099】

上記実施形態では、対象物１１の種類、対象物１１の形状、対象物１１のサイズ、対象物１１が有する結晶方位の数及び方向、並びに、対象物１１の主面の面方位は特に限定されない。上記実施形態では、対象物１１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。例えば対象物１１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。

【0100】

上記実施形態では、改質領域１２は、例えば対象物１１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、対象物１１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。

【0101】

上記第１実施形態では、複数の加工光Ｌ１，Ｌ２それぞれの集光点Ｃ１，Ｃ２を理想集光点Ｃ１０，Ｃ２０に対してＺ方向シフト量だけデバイス層２２に接近させるＺ方向シフトの結果、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の内部におけるレーザ光入射側に位置しているが、これに限定されない。Ｚ方向シフトの結果、Ｚ方向において非変調光Ｌ０の集光点Ｃ０が対象物１１の内部における中央部分に位置していてもよい。

【0102】

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】

【0103】

１…レーザ加工装置、２…支持部、５…空間光変調器、６…集光部、９…移動機構、１０…制御部、１１…対象物、１１ａ…表面（レーザ光入射面の反対面）、１１ｂ…裏面（レーザ光入射面）、１２…改質領域、１２ｓ，１２ｍ，１２ｒ…改質スポット、１５…加工用ライン、２１…基板、２２…デバイス層（機能素子層）、１０３…入力受付部、Ｃ０…非変調光の集光点、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…加工光の集光点、Ｃ１０，Ｃ２０…理想集光点、ＦＣ…亀裂、Ｈ…レーザ加工ヘッド、Ｌ…レーザ光、Ｌ０…非変調光、Ｌ１，Ｌ２…加工光、Ｌ３…加工光（０次光）、Ｍ１…仮想面。

【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】