特許 7467208 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】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(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 20140101AFI20240408BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20240408BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20240408BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

B23K26/53

B23K26/064 A

B23K26/067

H01L21/78 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020068422

(22)【出願日】2020-04-06

(65)【公開番号】P2021164930

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2023-04-04

(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

(72)【発明者】

【氏名】是松 克洋

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０６８３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６６１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／０６４

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

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して改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、
前記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前記レーザ光を照射するためのレーザ照射部と、
前記対象物に対して前記レーザ光の集光点が相対移動するように、前記支持部及び前記レーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記レーザ照射部及び前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記対象物には、前記レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１方向に沿って延びる第１ラインと、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１ラインを越えて延在する第２ラインと、が設定されており、
前記制御部は、
前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記集光点を前記第１ラインに沿って相対移動させながら前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第１ラインに沿って前記改質領域を形成する第１処理と、
前記第１処理の後に、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記レーザ光の第１集光点と前記第１集光点よりも前記対象物における前記入射面側に位置する前記レーザ光の第２集光点とを形成しつつ、前記第１集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂と前記第２集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、前記第１集光点及び前記第２集光点を前記第２ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第２ラインに沿って前記改質領域を形成する第２処理と、
前記第２処理の後に、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記入射面に交差する方向における前記第１集光点の第１位置と前記第２集光点の第２位置との間の第３位置に前記レーザ光の第３集光点を形成しつつ、前記第３集光点を前記第２ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第３位置に前記第２ラインに沿って前記改質領域を形成し、前記第１位置に形成された前記改質領域と前記第２位置に形成された前記改質領域とに渡る亀裂を形成する第３処理と、
を実行し、
前記制御部は、前記第２処理において、前記第１集光点において形成される前記改質領域である第１改質領域から延びる亀裂が、前記対象物における前記入射面と反対側の裏面に到達しないように、且つ、前記第２集光点において形成される前記改質領域である第２改質領域から延びる亀裂が、前記入射面に到達しないようにし、
前記制御部は、前記第３処理において、前記第１改質領域と前記第２改質領域とに渡る亀裂を形成すると共に、前記第１改質領域から延びる亀裂を前記裏面に到達させ、前記第２改質領域から延びる亀裂を前記入射面に到達させる、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第２処理では、前記レーザ照射部の制御によって、前記第１集光点及び第２集光点の相対移動の方向について、前記第１集光点を前記第２集光点よりも前方に位置させる、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第２処理では、前記レーザ照射部の制御によって、前記第１集光点及び前記第２集光点の相対移動の方向について、前記第１集光点と前記第２集光点とを一致させる、
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、前記第３処理において、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記第３集光点と、前記第３集光点よりも前記入射面側に位置する前記レーザ光の第４集光点と、を形成しつつ、前記第３集光点及び前記第４集光点を前記第２ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射する、
請求項１～３のいず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、前記第１処理において、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記レーザ光の第５集光点と前記第５集光点よりも前記対象物における前記入射面側に位置する前記レーザ光の第６集光点とを形成しつつ、前記第５集光点及び前記第６集光点を前記第１ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射する、
請求項１～４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１処理において、
前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記第５集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂と前記第６集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、前記第５集光点及び前記第６集光点を前記第１ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第１ラインに沿って前記改質領域を形成する第４処理と、
前記第４処理の後に、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記入射面に交差する方向における前記第５集光点の第５位置と前記第６集光点の第６位置との間の第７位置に前記レーザ光の第７集光点を形成しつつ、前記第７集光点を前記第１ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第７位置に前記第１ラインに沿って前記改質領域を形成し、前記第５位置に形成された前記改質領域と前記第６位置に形成された前記改質領域とに渡る亀裂を形成する第５処理と、
を実行する、
請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

対象物にレーザ光を照射して改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、
前記対象物に対して前記レーザ光の集光点を相対移動させながら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レーザ光照射工程を備え、
前記対象物には、前記レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１方向に沿って延びる第１ラインと、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１ラインを越えて延在する第２ラインと、が設定されており、
前記レーザ光照射工程は、
前記集光点を前記第１ラインに沿って相対移動させながら前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第１ラインに沿って前記改質領域を形成する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記レーザ光の第１集光点と前記第１集光点よりも前記対象物における前記入射面側に位置する前記レーザ光の第２集光点とを形成しつつ、前記第１集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂と前記第２集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、前記第１集光点及び前記第２集光点を前記第２ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第２ラインに沿って前記改質領域を形成する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記入射面に交差する方向における前記第１集光点の第１位置と前記第２集光点の第２位置との間の第３位置に前記レーザ光の第３集光点を形成しつつ、前記第３集光点を前記第２ラインに沿って相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第３位置に前記第２ラインに沿って前記改質領域を形成し、前記第１位置に形成された前記改質領域と前記第２位置に形成された前記改質領域とに渡る亀裂を形成する第３工程と、
を含み、
前記第２工程において、前記第１集光点において形成される前記改質領域である第１改質領域から延びる亀裂が、前記対象物における前記入射面と反対側の裏面に到達しないように、且つ、前記第２集光点において形成される前記改質領域である第２改質領域から延びる亀裂が、前記入射面に到達しないようにし、
前記第３工程において、前記第１改質領域と前記第２改質領域とに渡る亀裂を形成すると共に、前記第１改質領域から延びる亀裂を前記裏面に到達させ、前記第２改質領域から延びる亀裂を前記入射面に到達させる、
レーザ加工方法。

【請求項8】

対象物にレーザ光を照射して改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、
前記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前記レーザ光を照射するためのレーザ照射部と、
前記対象物に対して前記レーザ光の集光点が相対移動するように、前記支持部及び前記レーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記レーザ照射部及び前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記レーザ光の第１集光点と前記第１集光点よりも前記対象物における前記レーザ光の入射面側に位置する前記レーザ光の第２集光点とを形成しつつ、前記第１集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂と前記第２集光点において形成される前記改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、前記第１集光点及び前記第２集光点を相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記改質領域を形成する処理と、
前記処理の後に、前記レーザ照射部及び前記移動機構の制御によって、前記入射面に交差する方向における前記第１集光点の第１位置と前記第２集光点の第２位置との間の第３位置に前記レーザ光の第３集光点を形成しつつ、前記第３集光点を相対移動させながら、前記レーザ光を前記対象物に照射することにより、前記第３位置に前記改質領域を形成し、前記第１位置に形成された前記改質領域と前記第２位置に形成された前記改質領域とに渡る亀裂を形成する別の処理と、
を実行し、
前記制御部は、前記処理において、前記第１集光点において形成される前記改質領域である第１改質領域から延びる亀裂が、前記対象物における前記入射面と反対側の裏面に到達しないように、且つ、前記第２集光点において形成される前記改質領域である第２改質領域から延びる亀裂が、前記入射面に到達しないようにし、
前記制御部は、前記別の処理において、前記第１改質領域と前記第２改質領域とに渡る亀裂を形成すると共に、前記第１改質領域から延びる亀裂を前記裏面に到達させ、前記第２改質領域から延びる亀裂を前記入射面に到達させる、
レーザ加工装置。

【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、レーザ加工装置が記載されている。このレーザ加工装置は、集光レンズを備えており、集光レンズから出射したレーザ光によって単結晶部材に加工層を形成する。集光レンズは、レーザ光が入射する副集光系と、副集光系から出射したレーザ光が入射し、単結晶部材に向けてレーザ光を照射する主集光系と、からなる。副集光系は、複数のシリンドリカルレンズが一体に配列されてなるシリンドリカルレンズ配列体と、シリンドリカルレンズ配列体からの光を通過させるシリンドリカル凸レンズと、を有している。

【0003】

このレーザ加工装置では、シリンドリカルレンズに入射したレーザ光は、複数に分岐された後に集光点を形成しつつシリンドリカル凸レンズに入射し、照射面が細長状の平行ビームとなって主集光系に入射するようにされている。主集光系から出射したレーザ光は、単結晶部材の被照射面で分岐レーザ光となって入射して、単結晶部材の内部で複数の集光点を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１９１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したレーザ加工装置では、レーザ光の集光点を複数形成しながら加工層を形成することによって、加工層の形成速度の向上を図っている。すなわち、上記技術分野にあっては、加工速度の向上が望まれている。一方、本発明者らの知見によれば、対象物の厚さ方向に複数の集光点を同時に形成してレーザ光を照射すると、一方の集光点に形成される改質領域から延びる亀裂が、他方の集光点での改質領域の形成及びの亀裂の進展に影響を及ぼす結果、亀裂量（亀裂の長さ）が不安定になる虞がある。亀裂量が不安定となった場合には、亀裂を境界として対象物を切断した際の切断面の品質（すなわち加工品質）が低下する。

【0006】

亀裂量は、レーザ光の照射開始位置の近傍で比較的少なくなると共に、照射開始位置からある程度進行した位置で比較的多くなる傾向がある。また、既に形成された改質領域等（改質領域及び改質領域から延びる亀裂）を跨ぐようにレーザ光を照射する場合には、照射開始位置との関係と同様に、改質領域等の近傍で亀裂量が比較的少なくなると共に、改質領域等からある程度進行した位置で亀裂量が比較的多くなる傾向がある。

【0007】

したがって、例えば、改質領域等の形成前の対象物の全体に渡ってレーザ光の照射を行う場合には、照射開始位置の近傍を除く大部分で亀裂量が比較的多い水準で一定となるため、全体の亀裂量の不安定化が加工品質に与える影響が相対的に小さい。

【0008】

一方で、対象物に対して、第１方向に沿って改質領域等を形成した後に、第１方向と異なる第２方向に沿って、既に形成されている改質領域等を跨ぐようにレーザ光を照射する場合には、亀裂量が少なくなる部分と多くなる部分とが、対象物の全体と比較して短い周期（第２方向についての改質領域等の形成のピッチ）で繰り返し生じるため、全体の亀裂量の不安定化が加工品質に与える影響が相対的に大きい。したがって、このような場合に、亀裂量の不安定化を抑制して加工品質の低下を抑制することが重要となる。

【0009】

そこで、本発明は、加工速度の向上と加工品質の低下の抑制とを両立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】

【0010】

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して改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、対象物を支持するための支持部と、支持部に支持された対象物にレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、対象物に対してレーザ光の集光点が相対移動するように、支持部及びレーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、レーザ照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備え、対象物には、レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１方向に沿って延びる第１ラインと、第１方向に交差する第２方向に沿って第１ラインを越えて延在する第２ラインと、が設定されており、制御部は、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、集光点を第１ラインに沿って相対移動させながらレーザ光を対象物に照射することにより、第１ラインに沿って改質領域を形成する第１処理と、第１処理の後に、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、レーザ光の第１集光点と第１集光点よりも対象物における入射面側に位置するレーザ光の第２集光点とを形成しつつ、第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第２ラインに沿って改質領域を形成する第２処理と、第２処理の後に、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、入射面に交差する方向における第１集光点の第１位置と第２集光点の第２位置との間の第３位置にレーザ光の第３集光点を形成しつつ、第３集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第３位置に第２ラインに沿って改質領域を形成し、第１位置に形成された改質領域と第２位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する第３処理と、を実行する。

【0011】

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して改質領域を形成するためのレーザ加工方法であって、対象物に対してレーザ光の集光点を相対移動させながら対象物にレーザ光を照射して改質領域を形成するレーザ光照射工程を備え、対象物には、レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１方向に沿って延びる第１ラインと、第１方向に交差する第２方向に沿って第１ラインを越えて延在する第２ラインと、が設定されており、レーザ光照射工程は、集光点を第１ラインに沿って相対移動させながらレーザ光を対象物に照射することにより、第１ラインに沿って改質領域を形成する第１工程と、第１工程の後に、レーザ光の第１集光点と第１集光点よりも対象物における入射面側に位置するレーザ光の第２集光点とを形成しつつ、第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第２ラインに沿って改質領域を形成する第２工程と、第２工程の後に、入射面に交差する方向における第１集光点の第１位置と第２集光点の第２位置との間の第３位置にレーザ光の第３集光点を形成しつつ、第３集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第３位置に第２ラインに沿って改質領域を形成し、第１位置に形成された改質領域と第２位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する第３工程と、を含む。

【0012】

本発明に係る装置及び方法では、対象物に対して、第１方向に沿って延びる第１ラインと、第１方向に交差する第２方向に沿って第１ラインを越えて延在する第２ラインと、が設定されている。そして、第１ラインに沿ってレーザ光を照射して改質領域を形成した後に、第２ラインに沿ってレーザ光を照射して改質領域を形成する。第２ラインに沿ったレーザ光の照射の際には、対象物のレーザ光の入射面に交差する方向について、少なくとも２つの集光点を形成する。よって、加工速度の向上が図られる。一方、本発明に係る装置及び方法では、第１ラインに沿って既に形成された改質領域等を跨ぐようなレーザ光の照射が発生する。よって、亀裂の不安定化を抑制することが重要である。

【0013】

ここで、本発明者らの知見によれば、対象物のレーザ光の入射面に交差する方向に第１集光点及び第２集光点を形成しつつレーザ光を照射する場合には、第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と、第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と、が互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点に対応した改質領域を形成した後に、第１集光点の位置と第２集光点の位置との間に別の第３集光点に対応する改質領域を形成することにより、第１集光点に対応する改質領域と第２集光点に対応する改質領域とに渡る亀裂を形成すれば、全体の亀裂量の不安定化を抑制可能である。

【0014】

そこで、本発明に係る装置及び方法では、第１ラインに沿って改質領域を形成した後に、まず、レーザ光の第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とレーザ光の第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第２ラインに沿って改質領域を形成する。その後、第１集光点の第１位置と第２集光点の第２位置との間の第３位置にレーザ光の第３集光点を形成しつつ、第３集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第３位置に第２ラインに沿って改質領域を形成し、第１位置に形成された改質領域と第２位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する。これにより、上記知見に示されるように、全体の亀裂量の不安定化が抑制される。よって、加工品質の低下が抑制される。

【0015】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第２処理では、レーザ照射部の制御によって、第１集光点及び第２集光点の相対移動の方向について、第１集光点を第２集光点よりも前方に位置させてもよい。この場合、第１集光点及び第２集光点のそれぞれにおいて形成される改質領域からの亀裂の伸展量を増大させることができる。これにより、対象物のレーザ光の入射面に交差する方向について、必要な改質領域の列数を削減して加工速度の向上が図られる。

【0016】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第２処理では、レーザ照射部の制御によって、第１集光点及び第２集光点の相対移動の方向について、第１集光点と第２集光点とを一致させてもよい。この場合、第１集光点及び第２集光点のそれぞれにおいて形成される改質領域からの亀裂の伸展量を減少させることができる。これにより、第１集光点によって形成される改質領域から延びる亀裂と、第２集光点によって形成される改質領域から延びる亀裂と、が繋がることを確実に抑制可能である。

【0017】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第３処理において、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、第３集光点と、第３集光点よりも入射面側に位置するレーザ光の第４集光点と、を形成しつつ、第３集光点及び第４集光点を第２ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射してもよい。この場合、加工速度のさらなる向上が図られる。

【0018】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、レーザ光の第５集光点と第５集光点よりも対象物における入射面側に位置するレーザ光の第６集光点とを形成しつつ、第５集光点及び第６集光点を第１ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射してもよい。この場合、加工速度のさらなる向上が図られる。

【0019】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１処理において、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、第５集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と第６集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第５集光点及び第６集光点を第１ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第１ラインに沿って改質領域を形成する第４処理と、第４処理の後に、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、入射面に交差する方向における第５集光点の第５位置と第６集光点の第６位置との間の第７位置にレーザ光の第７集光点を形成しつつ、第７集光点を第１ラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第７位置に第１ラインに沿って改質領域を形成し、第５位置に形成された改質領域と第６位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する第５処理と、を実行してもよい。この場合、上述した理由と同様の理由から、第１処理においても、加工速度の向上と加工品質の低下の抑制とを図ることができる。

【0020】

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して改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、対象物を支持するための支持部と、支持部に支持された対象物にレーザ光を照射するためのレーザ照射部と、対象物に対してレーザ光の集光点が相対移動するように、支持部及びレーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、レーザ照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、レーザ光の第１集光点と第１集光点よりも対象物におけるレーザ光の入射面側に位置するレーザ光の第２集光点とを形成しつつ、第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂と第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点をラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、ラインに沿って改質領域を形成する処理と、処理の後に、レーザ照射部及び移動機構の制御によって、入射面に交差する方向における第１集光点の第１位置と第２集光点の第２位置との間の第３位置にレーザ光の第３集光点を形成しつつ、第３集光点をラインに沿って相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第３位置にラインに沿って改質領域を形成し、第１位置に形成された改質領域と第２位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する別の処理と、を実行する。

【0021】

このレーザ加工装置では、レーザ光の第１集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とレーザ光の第２集光点において形成される改質領域から延びる亀裂とが互に繋がらないように、第１集光点及び第２集光点を相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、改質領域を形成する。その後、第１集光点の第１位置と第２集光点の第２位置との間の第３位置にレーザ光の第３集光点を形成しつつ、第３集光点を相対移動させながら、レーザ光を対象物に照射することにより、第３位置に改質領域を形成し、第１位置に形成された改質領域と第２位置に形成された改質領域とに渡る亀裂を形成する。これにより、上記知見に示されるように、亀裂量の不安定化が抑制される。よって、加工品質の低下が抑制される。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、加工速度の向上と加工品質の低下の抑制とを両立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】

【0023】

【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に示されたレーザ照射部の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図１に示されたレーザ照射部の構成を示す模式図である。

【図4】図４は、第１例に係る加工を示す断面図である。

【図5】第１例に係る加工結果を示す断面写真である。

【図6】図６は、第２例に係る加工を示す断面図である。

【図7】図７は、第２例に係る加工結果を示す断面写真である。

【図8】本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9】図９は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図10】図１０は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図11】図１１は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図12】図１２は、入力受付部に表示された設定画面の一例を示す図である。

【図13】図１３は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図14】図１４は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【図15】図１５は、図８に示されたレーザ加工方法の一工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。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。

【0025】

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、レーザ照射部３と、駆動部（移動機構）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。

【0026】

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。

【0027】

レーザ照射部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の集光点Ｃ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。

【0028】

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。

【0029】

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に対して集光点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に対する集光点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。

【0030】

駆動部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。駆動部４は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿ってステージ２を移動させてもよい。駆動部５は、レーザ照射部３を支持している。駆動部５は、レーザ照射部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の集光点Ｃが形成されている状態においてステージ２及び/又はレーザ照射部３が移動させられることにより、集光点Ｃが対象物１１に対して相対移動させられる。すなわち、駆動部４，５は、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｃが相対移動するように、ステージ２及びレーザ照射部３の少なくとも一方を移動させる移動機構である。

【0031】

制御部６は、ステージ２、レーザ照射部３、及び駆動部４，５の動作を制御する。制御部６は、処理部６１と、記憶部６２と、入力受付部（表示部、入力部）６３と、を有している。処理部６１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６１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６２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６３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。本実施形態では、入力受付部６３は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

【0032】

図２及び図３は、図１に示されたレーザ照射部の構成を示す模式図である。図２，３に示されるように、レーザ照射部３は、光源３１と、空間光変調器３２と、集光レンズ３３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、レーザ照射部３は、光源３１を有さず、レーザ照射部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。

【0033】

空間光変調器３２は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。空間光変調器３２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。集光レンズ３３は、空間光変調器３２によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。空間光変調器３２は、液晶層（不図示）を含み、液晶層に表示された変調パターンに応じてレーザ光Ｌを変調する。ここでは、空間光変調器３２には、少なくともレーザ光Ｌを複数（ここでは２つ）に分岐するための分岐パターンが表示される。これにより、空間光変調器３２に入射したレーザ光Ｌは、空間光変調器３２において２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐されると共に、集光レンズ３３によって集光され、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２を形成する。

【0034】

この点についてより具体的に説明する。空間光変調器３２は、少なくとも、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面である裏面１１ｂに交差するＺ方向について、互いに異なる位置に集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２が形成されるように、レーザ光Ｌを分岐させる。このため、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２を対象物１１に対して相対移動させることにより、改質領域１２として、Ｚ方向に互いに異なる位置に２列の改質領域１２１及び改質領域１２２が形成される。

【0035】

改質領域１２１は、レーザ光Ｌ１及びその集光点Ｃ１に対応し、改質領域１２２は、レーザ光Ｌ２及びその集光点Ｃ２に対応する。集光点Ｃ１及び改質領域１２１は、集光点Ｃ２及び改質領域１２２に対して裏面１１ｂと反対側（対象物１１の表面１１ａ側）に位置する。空間光変調器３２は、分岐パターンの調整により、Ｚ方向における集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との距離Ｄｚ（縦分岐量）が可変とされている。

【0036】

さらに、空間光変調器３２は、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐させるに際して、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との水平方向（図示の例ではＸ方向）の距離Ｄｘ（横分岐量）を変更可能とされている。図２の例では、空間光変調器３２は、集光点Ｃ１をＸ方向（加工進行方向）について集光点Ｃ２よりも前方に位置するように、距離Ｄｘを０よりも大きくしている。図３の例では、空間光変調器３２は、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との距離Ｄｘを０としている。

【0037】

引き続いて、加工例の比較を行うことにより、本発明者の知見について説明する。図４は、第１例に係る加工を示す断面図である。第１例では、集光点Ｃ１が集光点Ｃ２よりもＸ方向の前方に位置させられており（距離Ｄｘ＞０）、且つ、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とのＺ方向についての距離Ｄｚが比較的小さくされている。ここでは、先行する集光点Ｃ１で形成される改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃに、集光点Ｃ２で形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃが繋がるようにされている。これにより、改質領域１２１，１２２に渡ると共に表面１１ａ及び裏面１１ｂに向かって延びる亀裂１２ｃが形成される。

【0038】

図５は、第１例に係る加工結果を示す断面写真である。図５の（ａ）は、対象物１１におけるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の入射面である裏面１１ｂから遠い側（表面１１ａに近い側）に、第１例に沿った１回目のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射（スキャンＰ１）を行うと共に、裏面１１ｂに近い側に第１例に沿った２回目のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射（スキャンＰ２）を行った場合の例である。図５の（ｂ）は、裏面１１ｂに近い側に第１例に沿った１回目のスキャンＰ１を行うと共に、裏面１１ｂから遠い側に第２例に沿った２回目のスキャンＰ２を行った場合の例である。

【0039】

ここでのスキャンＰ１，Ｐ２におけるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射条件は、周波数が８０ｋＨｚ、加工速度が５３０ｍｍ／ｓ、パルスピッチが６．６２５μｍ、パルス幅が４００ｎｓｅｃ、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２のパルスエネルギーが１５．４０６２５μｊであった。

【0040】

図５のいずれの場合でも、図４に示される亀裂１２ｃ、特に、亀裂１２２ｃのうちの改質領域１２２から裏面１１ｂ側に延びる部分の伸展量（亀裂量）がＸ方向の位置によって不安定となる。この結果、例えば、裏面１１ｂに至った亀裂１２ｃの蛇行量が１０μｍ以上と大きくなった。また、切断が発生しない未分断の領域や、対象物１１の分断された一方側に他方側の一部が残存するムシレが発生していた。すなわち、この場合には、加工品質の低下が生じた。

【0041】

特に、この第１例では、Ｙ方向（ラインＭ１）に沿って延びる複数の改質領域１２が既に形成されており、Ｘ方向に沿って当該改質領域１２を跨ぐようにレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射が行われている。亀裂量は、加工進行方向であるＸ方向について、（Ｙ軸方向に沿って延びる）一の改質領域１２を越えた直後から、当該一の改質領域１２の次に位置する別の改質領域１２に向かうにつれて大きくなる傾向がある。

【0042】

そして、亀裂１２ｃの亀裂量は、当該別の改質領域１２を越えた直後に小さくなり、さらに別の改質領域１２に向かうにつれて再び大きくなる。つまり、この場合には、Ｙ方向に沿って延びる改質領域１２のピッチで亀裂量の増大及び減少が繰り返されることとなる。この結果、亀裂量の不安定化が加工品質に与える影響が大きくなる。特に、Ｙ方向に沿って延びる改質領域１２のピッチ（チップサイズ）が小さいほど、この影響が顕著となる。

【0043】

一方、図６は、第２例に係る加工を示す断面図である。第２例では、第１例と同様に、集光点Ｃ１が集光点Ｃ２よりもＸ方向の前方に位置させられている（距離Ｄｘ＞０）ものの、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とのＺ方向についての距離Ｄｚが比較的大きくされている。これにより、図６の（ａ），（ｂ）に示されるように、改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが、互に繋がらないようにされつつ、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射が行われる。

【0044】

そして、第２例では、図６の（ｂ），（ｃ）に示されるように、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との間の位置にレーザ光Ｌ３の第３集光点Ｃ３を位置させつつ、対象物１１にレーザ光Ｌ３の照射を行うことにより、第３集光点Ｃ３に形成される改質領域１２３から延びると共に改質領域１２１と改質領域１２２とに渡る亀裂１２３ｃを形成する。亀裂１２２ｃ及び亀裂１２１ｃは、亀裂１２３ｃが形成されることによりさらに伸展し、全体として、表面１１ａから裏面１１ｂに渡る亀裂１２ｃを形成する。

【0045】

図７は、第２例に係る加工結果を示す断面写真である。図７の（ａ）は、第２例に沿った１回目のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射（スキャンＰ１）を行った後に、１回目のスキャンＰ１における集光点Ｃ１の位置と集光点Ｃ２の位置との間に、集光点Ｃ１のみを位置させつつ第２例に沿った２回目のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射（スキャンＰ２）を行った場合の例である。図７の（ｂ）は、第２例に沿った１回目のスキャンＰ１を行った後に、１回目のスキャンＰ１における集光点Ｃ１の位置と集光点Ｃ２の位置との間に、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の両方を位置させつつ第２例に沿った２回目のスキャンＰ２を行った場合の例である。レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射条件は第１例と同様である。

【0046】

図７のいずれの場合でも、亀裂量がＸ方向の位置によらずに安定した。この結果、例えば、裏面１１ｂに至った亀裂１２ｃの蛇行量が、図７の（ａ）の場合には４．５μｍ、図７の（ｂ）の場合には３．２μｍと第１例と比較して小さくなった。これにより、加工品質の低下が抑制された。

【0047】

引き続いて、レーザ加工装置１が実行するレーザ加工方法の一例を挙げつつ、レーザ加工装置の詳細について説明する。図８は、本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。ここでは、図９に示されるように、対象物１１は、裏面１１ｂがレーザ照射部３に臨むように、ステージ２に支持されている。対象物１１には、複数のライン（第１ライン）Ｍ１と、複数のライン（第２ライン）Ｍ２と、が設定されている。ラインＭ１，Ｍ２の設定は、制御部６において行うことができる。ラインＭ１，Ｍ２は、一例として仮想的な線、又は、座標指定されたものである。

【0048】

複数のラインＭ１は互いに平行に延在している。また、複数のラインＭ２は、互に平行に延在している。ラインＭ１とラインＭ２とは、Ｚ方向からみて互に交差（直交）するように延在している。すなわち、ラインＭ２は、Ｚ方向からみて、複数のラインＭ１を越えて（跨ぐように）延在している。ここでは、まず、ラインＭ１に沿った加工が行われることから、ラインＭ１がＸ方向（ここでは第１方向）に沿うように、且つ、ラインＭ２がＹ方向（ここでは第２方向）に沿うように、対象物１１が配置されている。

【0049】

レーザ加工装置１（レーザ加工方法）では、まず、ラインＭ１に沿った加工を行うための加工条件の入力が行われる（工程Ｓ１）。より具体的には、この工程Ｓ１では、制御部６が、入力受付部６３に対して、加工条件の入力を促す情報を表示させる。入力受付部６３は、加工条件の入力を受け付ける。

【0050】

なお、ラインＭ１に沿った加工は、対象物１１に対して改質領域１２が形成されていない状況で実施される。したがって、上記のとおり、亀裂量の不安定化が加工品質に与える影響が比較的小さい。したがって、ラインＭ１に沿った加工は、上記の第１例及び第２例のいずれに沿ったものでもよく、任意である。したがって、この工程Ｓ１で入力され得る加工条件も任意であるが、一例として、後述する図１２に示される加工条件と同様の加工条件（上記の第２例に沿った加工条件）が入力され得る。

【0051】

続いて、制御部６が、工程Ｓ１で入力された加工条件に応じて、空間光変調器３２に表示する変調パターンを設定（生成）する（工程Ｓ２）。ここでは、制御部６は、レーザ光Ｌを複数に分岐するための分岐パターンを含む変調パターンを設定する。これにより、当該変調パターンが表示された空間光変調器３２を経たレーザ光Ｌが、図１０に示されるように、レーザ光Ｌ１Ａとレーザ光Ｌ２Ａとに分岐され、レーザ光Ｌ１Ａの集光点（第５集光点）Ｃ１Ａ及び集光点（第６集光点）Ｃ２Ａを形成することとなる。

【0052】

続いて、図１０に示されるように、ラインＭ１に沿った加工が行われる（工程Ｓ３、第１処理、第１工程）。概略としては、制御部６は、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点ＣをラインＭ１に沿って相対移動させながらレーザ光Ｌを対象物１１に照射することにより、ラインＭ１に沿って改質領域１２を形成する（レーザ光照射工程）。

【0053】

より具体的には、ここでは、制御部６は、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、レーザ光Ｌ１Ａの集光点Ｃ１Ａと、集光点Ｃ１Ａよりも対象物１１における裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ２Ａの集光点Ｃ２Ａとを形成しつつ、集光点Ｃ１Ａ及び集光点Ｃ２ＡをラインＭ１に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａを対象物１１に照射する。これにより、改質領域１２として、レーザ光Ｌ１Ａ及び集光点Ｃ１Ａに対応する改質領域１２１Ａと、レーザ光Ｌ２Ａ及び集光点Ｃ２Ａに対応する改質領域１２２Ａと、が形成される。

【0054】

特に、ラインＭ１に沿った加工では、上述したように任意の加工を行うことができるが、上記の第２例に沿った加工を行うこともできる。この場合には、制御部６は、まず、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点Ｃ１Ａにおいて形成される改質領域１２１Ａから延びる亀裂と、集光点Ｃ２Ａにおいて形成される改質領域１２２Ａから延びる亀裂とが互に繋がらないように、集光点Ｃ１Ａ及び集光点Ｃ２ＡをラインＭ１に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａを対象物１１に照射することにより、ラインＭに沿って改質領域１２１Ａ，１２２Ａを形成する工程（第４処理）を実行することができる。

【0055】

その後、制御部６は、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、Ｚ方向における集光点Ｃ１Ａの位置（第５位置）と集光点Ｃ２Ａの位置（第６位置）との間の位置（第７位置）にレーザ光Ｌの集光点（第７集光点）を形成しつつ、第７集光点をラインＭ１に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌを対象物１１に照射することにより、第７位置にラインＭ１に沿って改質領域１２を形成し、第５位置に形成された改質領域１２１Ａと第６位置に形成された改質領域１２２Ａとに渡る亀裂を形成する工程（第５処理）をさらに実行することができる。

【0056】

以上の第１処理が、全てのラインＭ１に対して実行される。これにより、図１１に示されるように、全てのラインＭ１に沿って改質領域１２が形成される。この結果、後のラインＭ２に沿った加工では、ラインＭ１に沿って既に形成された改質領域１２を越えて（跨ぐように）レーザ光Ｌの照射が行われることとなる。

【0057】

続く工程では、ラインＭ２に沿った加工を行う。このため、制御部６が、駆動部４の制御によってステージ２を回転させることにより、ラインＭ２がＸ方向に沿うように対象物１１を配置する。ラインＭ２に沿った加工では、少なくとも、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐し、それぞれの集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２を対象物１１に相対移動させながら、レーザ光Ｌ１，Ｌ２をラインＭ２に沿って照射（スキャン）する。

【0058】

続いて、ラインＭ２に沿った加工のための加工条件の入力が行われる（工程Ｓ４）。より具体的には、この工程Ｓ４では、制御部６が、入力受付部６３に対して、加工条件の入力を促す情報を表示させる。入力受付部６３は、加工条件の入力を受け付ける。このとき、入力受付部６３は、少なくとも、距離Ｄｚの入力を受け付ける。入力受付部６３は、その他にも、種々に加工条件の入力を受け付ける。この点について詳細に説明する。

【0059】

図１２は、入力受付部に表示された設定画面の一例を示す図である。図１２に示されるように、ここでは、選択内容Ｑとして、ウェハ厚さ、ＬＢＡ－Ｘオフセット、及び、ＬＢＡ－Ｙオフセットの入力を受け付ける（さらに距離Ｄｘの入力を受け付けてもよい）。ＬＢＡ－Ｘオフセットは、空間光変調器３２に表示された各種のパターンのうちの球面収差補正パターンの中心と、集光レンズ３３の入射瞳面の中心とのＸ方向（ラインＭ２に沿った方向）におけるオフセット量である。ＬＢＡ－Ｙオフセットとは、同様に、球面収差補正パターンの中心と、集光レンズ３３の入射瞳面の中心とのＹ方向（ラインＭ２に交差する方向）におけるオフセット量である。

【0060】

また、入力受付部６３は、基本的な加工条件Ｈ０として、焦点数、パス数、加工速度、パルス幅、及び、周波数の入力を受け付ける。焦点数は、空間光変調器３２によるレーザ光Ｌの分岐数であり、ここでは２である。パス数は、１つのラインＭ２に対するに対する第２処理（後述）の回数であって、レーザ光Ｌ１，Ｌ２のスキャン回数である。Ｚ方向について焦点数×パス数に相当する列数の改質領域１２が形成されることとなる。加工速度は、対象物１１に対する集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の相対移動の速度である。

【0061】

さらに、入力受付部６３は、それぞれのスキャンにおける詳細な加工条件の入力を受け付ける。ここでは、パス数として３が入力されていることから、入力受付部６３は、３回のスキャンのそれぞれの加工条件Ｈ１～Ｈ３の入力を受け付ける。加工条件Ｈ１～Ｈ３において、ＺＨ（下点）は、Ｚ方向における集光点Ｃ１の位置に対応する。ＺＨ（上点）は、Ｚ方向における集光点Ｃ２の位置に対応する。ＺＨ（下点）及びＺＨ（上点）は、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の入射面である裏面１１ｂを基準としているため、数値が大きいほど裏面１１ｂから遠いことを示す。

【0062】

縦分岐距離（ＶＤ）は、距離Ｄｚであり、ＺＨ（下点）とＺＨ（上点）との差に相当する。加工出力（下点）は、レーザ光Ｌ１の出力であり、加工出力（上点）は、レーザ光Ｌ２の出力である。ここでは、加工出力（下点）と加工出力（上点）とについて同一の値が入力されている。このため、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との出力比が５０：５０とされる。

【0063】

続く工程では、制御部６が、工程Ｓ４で入力された加工条件に応じて、空間光変調器３２に表示する変調パターンを設定（生成）する（工程Ｓ５）。ここでは、制御部６は、レーザ光Ｌを複数に分岐するための分岐パターンを含む変調パターンを設定する。これにより、当該変調パターンが表示された空間光変調器３２を経たレーザ光Ｌが、図１３等に示されるように、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２とに分岐され、レーザ光Ｌ１の集光点（第１集光点）Ｃ１及び集光点（第２集光点）Ｃ２を形成することとなる。

【0064】

続いて、実際に、ラインＭ２に沿った加工が行われる（工程Ｓ６、第２処理、第２工程）。概略としては、制御部６は、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点ＣをラインＭ２に沿って相対移動させながらレーザ光Ｌを対象物１１に照射することにより、ラインＭ２に沿って改質領域１２を形成する（レーザ光照射工程）。

【0065】

より具体的には、まず、１回目のスキャンが行われる。すなわち、図１３の（ａ）に示されるように、制御部６が、上記の第２例のように、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、レーザ光Ｌ１の集光点Ｃ１と集光点Ｃ１よりも裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ２の集光点Ｃ２とを形成しつつ、集光点Ｃ１において形成される改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、集光点Ｃ２において形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２をラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を対象物１１に照射することにより、ラインＭ２に沿って改質領域１２を形成する。

【0066】

ここでは、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との距離Ｄｚを、１回目のスキャンに相当する加工条件Ｈ１の入力値となるようにする。また、ここでは、一例として、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の相対移動の方向であり加工進行方向であるＸ方向について、集光点Ｃ１を集光点Ｃ２よりも前方に位置させる。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０よりも大きくする。

【0067】

ただし、制御部６は、入力に応じて、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、Ｘ方向について集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とを一致させてもよい。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０としてもよい。

【0068】

上述したように、対象物１１には、ラインＭ１に沿って改質領域１２が既に形成されている。したがって、この１回目のスキャンでは、既に形成された改質領域１２を越えて（跨ぐように）、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される。これにより、図１３の（ｂ）に示されるように、ラインＭ２の全体に渡って、亀裂１２１ｃと亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、改質領域１２１，１２２が形成される。なお、ここでは、亀裂１２１ｃは、表面１１ａに到達しておらず、亀裂１２２ｃは裏面１１ｂに到達していない。

【0069】

続いて、２回目のスキャンが行われる（工程Ｓ６、第２処理、第２工程）。すなわち、図１４の（ａ）に示されるように、制御部６が、上記の第２例のように、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、レーザ光Ｌ１の集光点Ｃ１と集光点Ｃ１よりも裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ２の集光点Ｃ２とを形成しつつ、集光点Ｃ１において形成される改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、集光点Ｃ２において形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２をラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を対象物１１に照射することにより、ラインＭ２に沿って改質領域１２を形成する。

【0070】

ここでは、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との距離Ｄｚを、２回目のスキャンに相当する加工条件Ｈ２の入力値となるようにする。特に、ここでは、制御部６は、１回目のスキャンにおける集光点Ｃ１の位置（改質領域１２１）と、１回目のスキャンにおける集光点Ｃ２の位置（改質領域１２２）と、の間に、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の両方が位置する状態において、２回目のスキャンを行う。すなわち、１回目のスキャンでの距離Ｄｚよりも、２回目のスキャンでの距離Ｄｚが小さくされる。

【0071】

また、ここでも、一例として、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の相対移動の方向であり加工進行方向であるＸ方向について、集光点Ｃ１を集光点Ｃ２よりも前方に位置させる。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０よりも大きくする。

【0072】

ただし、制御部６は、入力に応じて、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、Ｘ方向について集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とを一致させてもよい。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０としてもよい。

【0073】

また、ここでも、既に形成された改質領域１２を越えて（跨ぐように）、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される。これにより、図１４の（ｂ）に示されるように、ラインＭ２の全体に渡って、亀裂１２１ｃと亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、１回目のスキャンで形成された改質領域１２１，１２２の間に、改質領域１２１，１２２が形成される。なお、ここでは、１回目のスキャンで形成された亀裂１２１ｃと、２回目のスキャンで形成された亀裂１２１ｃとは、互に繋がっていない（繋がっていてもよい）。また、１回目のスキャンで形成された亀裂１２２ｃと、２回目のスキャンで形成された亀裂１２２ｃとは、互に繋がっていない。亀裂１２１ｃは、表面１１ａに到達しておらず、亀裂１２２ｃは裏面１１ｂに到達していない。

【0074】

続く工程では、さらに、制御部６が、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点ＣをラインＭ２に沿って相対移動させながらレーザ光Ｌを対象物１１に照射することにより、ラインＭ２に沿って改質領域１２を形成する。

【0075】

より具体的には、制御部６が、３回目のスキャンを行う（工程Ｓ７、第３処理、第３工程）。ここでは、図１５の（ａ）に示されるように、制御部６は、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂに分岐させると共に、レーザ光Ｌ３ａの集光点（第３集光点）Ｃ３ａと、集光点Ｃ３ａよりも裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ３ｂの集光点（第４集光点）Ｃ３ｂと、を形成する。

【0076】

そして、制御部６は、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、２回目のスキャンでのＺ方向における集光点Ｃ１の位置（第１位置）と集光点Ｃ２の位置（第２位置）との間の第３位置に、レーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの集光点Ｃ３ａ，Ｃ３ｂを形成しつつ、集光点Ｃ３ａ，Ｃ３ｂをラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを対象物１１に照射する。これにより、図１５の（ｂ）に示されるように、第３位置に、ラインＭ２に沿って改質領域１２３ａ，１２３ｂを形成し、第１位置に形成された改質領域１２１と第２位置に形成された改質領域１２２とに渡ると共に表面１１ａ及び裏面１１ｂに向けて延びる亀裂１２３ｃを形成する。

【0077】

ここでは、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ３ａと集光点Ｃ３ｂとの距離Ｄｚを、３回目のスキャンに相当する加工条件Ｈ３の入力値となるようにする。特に、ここでは、制御部６は、２回目のスキャンにおける集光点Ｃ１の第１位置（改質領域１２１）と、２回目のスキャンにおける集光点Ｃ２の第２位置（改質領域１２２）と、の間に、集光点Ｃ３ａ及び集光点Ｃ３ｂの両方が位置する状態において、３回目のスキャンを行う。すなわち、１回目のスキャンでの距離Ｄｚ、及び２回目のスキャンでの距離Ｄｚよりも、距離Ｄｚが小さくされる。

【0078】

また、ここでも、一例として、制御部６は、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、集光点Ｃ３ａ及び集光点Ｃ３ｂの相対移動の方向であり加工進行方向であるＸ方向について、集光点Ｃ３ａを集光点Ｃ３ｂよりも前方に位置させる。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０よりも大きくする。

【0079】

ただし、制御部６は、入力に応じて、空間光変調器３２に表示させる分岐パターンの調整により（すなわち、レーザ照射部３の制御によって）、Ｘ方向について集光点Ｃ３ａと集光点Ｃ３ｂとを一致させてもよい。すなわち、ここでは、距離Ｄｘを０としてもよい。以上の第２処理及び第３処理が、全てのラインＭ２に対して実行される。これにより、全てのラインＭ１及びラインＭ２に沿って改質領域１２が形成される。この結果、ラインＭ１及びラインＭ２に沿って対象物１１が切断され得る。

【0080】

以上説明したように、レーザ加工装置１及びそのレーザ加工方法では、対象物１１に対して、ラインＭ１とラインＭ１を越えて延在するラインＭ２と、が設定されている。そして、ラインＭ１に沿ってレーザ光Ｌを照射して改質領域１２を形成した後に、ラインＭ２に沿ってレーザ光Ｌを照射して改質領域１２を形成する。ラインＭ２に沿ったレーザ光Ｌの照射の際には、Ｚ方向について、少なくとも２つの集光点Ｃ１，Ｃ２を形成する。よって、加工速度の向上が図られる。一方、レーザ加工装置１及びそのレーザ加工方法では、ラインＭ１に沿って既に形成された改質領域１２等を跨ぐようなレーザ光Ｌの照射が発生する。よって、亀裂の不安定化を抑制することが重要である。

【0081】

そこで、レーザ加工装置１及びそのレーザ加工方法では、ラインＭ１に沿って改質領域１２を形成した後に、まず、レーザ光Ｌ１の集光点Ｃ１において形成される改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、レーザ光Ｌ２の集光点Ｃ２において形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２をラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を対象物１１に照射することにより、ラインＭ２に沿って改質領域１２１，１２２を形成する。その後、集光点Ｃ１の第１位置と集光点Ｃ２の第２位置との間の第３位置にレーザ光Ｌ３ａの集光点Ｃ３ａを形成しつつ、集光点Ｃ３ａをラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ３ａを対象物１１に照射することにより、第３位置にラインＭ２に沿って改質領域１２３ａを形成し、改質領域１２１と改質領域１２２とに渡る亀裂１２３ｃを形成する。これにより、全体の亀裂量の不安定化が抑制される。よって、加工品質の低下が抑制される。

【0082】

また、レーザ加工装置１では、制御部６が、第２処理において、レーザ照射部３の制御により、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２の相対移動の方向について、集光点Ｃ１を集光点Ｃ２よりも前方に位置させることができる。この場合、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２のそれぞれにおいて形成される改質領域１２１，１２２からの亀裂１２１ｃ，１２２ｃの伸展量を増大させることができる。これにより、Ｚ方向について、必要な改質領域１２の列数を削減して加工速度の向上が図られる。

【0083】

一方、レーザ加工装置１では、制御部６が、第２処理において、レーザ照射部３の制御によって、Ｘ方向について集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とを一致させてもよい。この場合、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２のそれぞれにおいて形成される改質領域１２１，１２２からの亀裂１２１ｃ，１２２ｃの伸展量を減少させることができる。これにより、集光点Ｃ１によって形成される改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、集光点Ｃ２によって形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃと、が繋がることを確実に抑制可能である。

【0084】

また、レーザ加工装置１では、制御部６が、第３処理において、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点Ｃ３ａと、集光点Ｃ３ａよりも裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ３ｂの集光点Ｃ３ｂと、を形成しつつ、集光点Ｃ３ａ及び集光点Ｃ３ｂをラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを対象物１１に照射する。このため、加工速度のさらなる向上が図られる。

【0085】

また、レーザ加工装置１では、制御部６が、第１処理において、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、レーザ光Ｌ１Ａの集光点Ｃ１Ａと集光点Ｃ１Ａよりも裏面１１ｂ側に位置するレーザ光Ｌ２Ａの集光点Ｃ２Ａとを形成しつつ、集光点Ｃ１Ａ及び集光点Ｃ２ＡをラインＭ１に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａを対象物１１に照射する。このため、加工速度のさらなる向上が図られる。

【0086】

さらに、レーザ加工装置１では、制御部６が、第１処理において、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、集光点Ｃ１Ａおいて形成される改質領域１２１Ａから延びる亀裂と、集光点Ｃ２Ａにおいて形成される改質領域１２２Ａから延びる亀裂と、が互に繋がらないように、集光点Ｃ１Ａ及び集光点Ｃ２ＡをラインＭ２に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａを対象物１１に照射することにより、ラインＭ１に沿って改質領域１２１Ａ，１２２Ａを形成する第４処理を実行してもよい。

【0087】

このとき、第４処理の後に、レーザ照射部３及び駆動部５（及び/又は駆動部４）の制御によって、Ｚ方向における集光点Ｃ１Ａの第５位置と集光点Ｃ２Ａの第６位置との間の第７位置にレーザ光Ｌの集光点を形成しつつ、当該集光点をラインＭ１に沿って相対移動させながら、レーザ光Ｌを対象物１１に照射することにより、第７位置にラインＭ１に沿って改質領域１２を形成し、改質領域１２１Ａと改質領域１２２Ａとに渡る亀裂を形成する第５処理を実行してもよい。この場合、上述した理由と同様の理由から、第１処理においても、加工速度の向上と加工品質の低下の抑制とを図ることができる。

【0088】

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上述した例に限定されることなく変形され得る。

【0089】

例えば、上記実施形態においては、第２処理及び第３処理を通じて、３回のスキャンを行う場合について説明した。しかし、第２処理及び第３処理におけるスキャン回数は任意である。

【0090】

また、上記実施形態においては、第３処理において、レーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂのそれぞれの集光点Ｃ３ａ，Ｃ３ｂの両方が、第２処理で形成された改質領域１２１，１２２の間に位置された状態において、レーザ光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの照射が行われた。しかし、第３処理では、第２処理で形成された改質領域１２１，１２２の間に少なくとも１つの集光点を位置させつつレーザ光の照射を行って改質領域１２１，１２２に渡る亀裂を形成すればよい。

【0091】

また、第２処理及び第３処理における各スキャン時の距離Ｄｚの関係も、上記の例に限定されない。

【0092】

さらに、上記実施形態においては、制御部６（入力受付部６３）が、図１２に示される各値の入力を促す情報を表示させると共に、各値の入力を受け付けるようにした。しかし、制御部６は、図１２に示される各値のうちの一部の入力を促す情報を入力受付部６３に表示させると共に、入力受付部６３が当該一部の入力を受け付けた場合に、他の一部の加工条件を提案するようにしてもよい。

【0093】

一例として、制御部６は、入力受付部６３に対して、選択内容Ｑ、及び、基本的な加工条件Ｈ０に含まれる各値の入力を促す情報を表示させると共に、入力受付部６３が入力を受け付けた場合に、最適な加工条件Ｈ１～Ｈ３を提案するように構成されてもよい。

【0094】

なお、図７の（ａ）の例では、スキャンＰ２において、スキャンＰ１で形成された改質領域１２１，１２２の間に１つの改質領域１２１を形成すると共に、改質領域１２１，１２２の外側に別の改質領域１２２を形成している（すなわち、スキャンＰ１，Ｐ２で交互に改質領域を形成している）。このような改質領域の形成は、図１５に示される第３処理でも同様に行われ得る。すなわち、図１５では、第２処理で形成された改質領域１２１，１２２の間に、第３処理で一対の改質領域１２３ａ，１２３ｂを形成する例を示しているが、例えば、第３処理では、改質領域１２１，１２２の間に改質領域１２３ａを形成しつつ、改質領域１２１，１２２の外側に改質領域１２３ｂを形成してもよい。換言すれば、第３処理では、第２処理で形成された改質領域１２１，１２２の間に少なくとも１列の改質領域を形成することによって、改質領域１２１，１２２に渡る亀裂を形成すればよい。

【0095】

ここで、以上の説明のとおり、複数のラインＭ１に沿って改質領域１２を形成した後に、ラインＭ１を跨ぐように設定されたラインＭ２に改質領域１２を形成する際に、亀裂量が少なくなる部分と多くなる部分とが短い周期（改質領域１２等の形成のピッチ）で繰り返し生じるため、全体の亀裂量の不安定化が加工品質に与える影響が相対的に大きいことから、上記の特徴的なレーザ光の照射方法を採用することが重要である旨の説明を行った。

【0096】

しかしながら、例えばラインＭ１に沿って改質領域１２を形成する場合のように、対象物１１における改質領域１２が形成されていない部分に対してレーザ光Ｌを照射する場合のみについても、レーザ光Ｌの照射開始位置から照射終了位置に渡って亀裂量の変化が生じ得るため、上記の特徴的なレーザ光の照射方法を採用することによって、加工速度の向上と加工品質の低下の抑制とを実現し得る。すなわち、上記の特徴的なレーザ光の照射方法は、ラインＭ１，Ｍ２のいずれの加工時かを問わずに採用され得る。よって、以下の事項を付記する。

【0097】

（付記）レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射して改質領域１２を形成するためのレーザ加工装置であって、前記対象物１１を支持するためのステージ２と、前記ステージ２に支持された前記対象物１１に前記レーザ光Ｌを照射するためのレーザ照射部３と、前記対象物１１に対して前記レーザ光Ｌの集光点Ｃが相対移動するように、前記ステージ２及び前記レーザ照射部３の少なくとも一方を移動させる駆動部４，５と、前記レーザ照射部３及び前記駆動部４，５を制御する制御部６と、を備える。前記制御部６は、前記レーザ照射部３及び前記駆動部４，５の制御によって、前記レーザ光Ｌ１の集光点Ｃ１と前記集光点Ｃ１よりも前記裏面１１ｂ側に位置する前記レーザ光Ｌ２の集光点Ｃ２とを形成しつつ、前記集光点Ｃ１において形成される前記改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと集光点Ｃ２において形成される改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが互に繋がらないように、前記集光点Ｃ１，Ｃ２を相対移動させながら、前記レーザ光Ｌ１，Ｌ２を前記対象物１１に照射することにより、前記改質領域１２１，１２２を形成する処理を実行することができる。

【0098】

また、制御部６は、当該処理の後に、前記レーザ照射部３及び前記駆動部４，５の制御によって、前記裏面１１ｂに交差する方向における前記集光点Ｃ１の第１位置と前記集光点Ｃ２の第２位置との間の第３位置に前記レーザ光Ｌ３ａの集光点Ｃ３ａを形成しつつ、前記集光点Ｃ３ａを相対移動させながら、前記レーザ光Ｌ３ａを前記対象物１１に照射することにより、前記第３位置に前記改質領域を形成し、前記第１位置に形成された前記改質領域１２１と前記第２位置に形成された前記改質領域１２２とに渡る亀裂を形成する別の処理を実行することができる。

【符号の説明】

【0099】

１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、３…レーザ照射部、４…駆動部（移動機構）、５…駆動部（移動機構）、６…制御部、１１…対象物、１２，１２１，１２２，１２３ａ，１２３ｂ…改質領域、１２ｃ，１２１ｃ，１２２ｃ…亀裂、Ｃ…集光点、Ｃ１…集光点（第１集光点）、Ｃ２…集光点（第２集光点）、Ｃ３ａ，Ｃ３ｂ…集光点（第３集光点）、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ…レーザ光、Ｍ１…ライン（第１ライン）、Ｍ２…ライン（第２ライン）。

【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】