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(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】2025-02-05
(45)【発行日】2025-02-14
(54)【発明の名称】レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20250206BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20250206BHJP
B23K 26/073 20060101ALI20250206BHJP
B23K 26/067 20060101ALI20250206BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 B
B23K26/53
B23K26/073
B23K26/067
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022536133
(86)(22)【出願日】2021-03-29
(86)【国際出願番号】 JP2021013398
(87)【国際公開番号】W WO2022014104
(87)【国際公開日】2022-01-20
【審査請求日】2023-11-09
(31)【優先権主張番号】P 2020121652
(32)【優先日】2020-07-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】坂本 剛志
【審査官】湯川 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１３８９５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１１５９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０９１２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２４４０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２１２７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５１０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２０６８５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
Ｂ２３Ｋ ２６／５３
Ｂ２３Ｋ ２６／０７３
Ｂ２３Ｋ ２６／０６７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を出力する光源と、前記光源から出力された前記レーザ光を変調パターンに応じて変調して出力するための空間光変調器と、
前記空間光変調器から出力された前記レーザ光を対象物に集光して前記対象物に集光スポットを形成するための集光レンズと、
前記集光スポットを前記対象物に対して相対移動させるための移動部と、
少なくとも前記空間光変調器及び前記移動部を制御することによって、前記対象物における前記レーザ光の入射面に交差するＺ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、前記入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び前記第１改質領域から延びる第１亀裂を前記対象物に形成する第１形成処理と、前記Ｚ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｚ位置よりも前記入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び前記第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成処理と、を実施する制御部と、
を備え、
前記第１形成処理では、前記制御部は、前記入射面に沿うと共に前記Ｘ方向に交差するＹ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、
前記第２形成処理では、前記制御部は、前記Ｙ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、前記空間光変調器に表示させる前記変調パターンの制御によって、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内での前記集光スポットのビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において前記シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるように前記レーザ光を変調させることにより、前記ＹＺ面内において前記シフトの方向に傾斜するように前記第２亀裂を形成する、
レーザ加工装置。
【請求項2】
前記第１形成処理では、前記制御部は、前記ＹＺ面内での前記集光スポットのビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において前記シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるように前記レーザ光を変調させることにより、前記ＹＺ面内において前記シフトの方向に傾斜するように前記第１亀裂を形成する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記変調パターンは、前記レーザ光に対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含み、前記第２形成処理では、前記制御部は、前記コマ収差パターンによる前記コマ収差の大きさを制御することにより、前記ビーム形状を前記傾斜形状とするための第１パターン制御を行う、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記変調パターンは、前記レーザ光の球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、前記第２形成処理では、前記制御部は、前記集光レンズの入射瞳面の中心に対して前記球面収差補正パターンの中心を前記Ｙ方向にオフセットさせることにより、前記ビーム形状を前記傾斜形状とするための第２パターン制御を行う、
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】
前記第２形成処理では、前記制御部は、前記Ｘ方向に沿った軸線に対して非対称な前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、前記ビーム形状を前記傾斜形状とするための第３パターン制御を行う、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】
前記変調パターンは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向を含むＸＹ面内における前記集光スポットのビーム形状を、前記Ｘ方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、前記第２形成処理では、前記制御部は、前記楕円パターンの強度が、前記Ｘ方向に沿った軸線に対して非対称となるように、前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることによって、前記ビーム形状を前記傾斜形状とするための第４パターン制御を行う、
請求項１～５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記第２形成処理において、前記ＹＺ面内で前記シフトの方向に沿って配列された複数の前記レーザ光の集光点を形成するための前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、複数の前記集光点を含む前記集光スポットの前記ビーム形状を前記傾斜形状とするための第５パターン制御を行う、請求項１～６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記Ｘ方向に沿って前記対象物に設定された一の前記ラインに対して、前記第１形成処理を実施した後に、前記第２形成処理を実施する、請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記レーザ光を分岐させるための分岐パターンを含む前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、前記対象物に設定された一の前記ラインに対して前記第１形成処理と前記第２形成処理とを同時に実施する、請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項10】
対象物にレーザ光を集光して前記レーザ光の集光スポットを形成すると共に、前記集光スポットを前記対象物に対して相対移動させることにより、前記対象物のレーザ加工を行うレーザ加工工程を備え、前記レーザ加工工程は、
前記対象物における前記レーザ光の入射面に交差するＺ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、前記入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び前記第１改質領域から延びる第１亀裂を前記対象物に形成する第１形成工程と、
前記Ｚ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｚ位置よりも前記入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び前記第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成工程と、
を含み、
前記第１形成工程では、前記入射面に沿うと共に前記Ｘ方向に交差するＹ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、
前記第２形成工程では、前記Ｙ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内での前記集光スポットのビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において前記シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるように前記レーザ光を変調させることにより、前記ＹＺ面内において前記シフトの方向に傾斜するように前記第２亀裂を形成する、
レーザ加工方法。
【請求項11】
半導体を含む対象物にレーザ光を集光して前記レーザ光の集光スポットを形成すると共に、前記集光スポットを前記対象物に対して相対移動させることにより、前記対象物のレーザ加工を行うレーザ加工工程と、前記レーザ加工工程の後に、前記対象物の一部を分離することにより、前記対象物から半導体部材を形成する分離工程と、
を備え、
前記レーザ加工工程は、
前記対象物における前記レーザ光の入射面に交差するＺ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、前記入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び前記第１改質領域から延びる第１亀裂を前記対象物に形成する第１形成工程と、
前記Ｚ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｚ位置よりも前記入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び前記第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成工程と、
を含み、
前記第１形成工程では、前記入射面に沿うと共に前記Ｘ方向に交差するＹ方向についての前記集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、
前記第２形成工程では、前記Ｙ方向についての前記集光スポットの位置を前記第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内での前記集光スポットのビーム形状が、少なくとも前記集光スポットの中心よりも前記入射面側において前記シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるように前記レーザ光を変調させることにより、前記ＹＺ面内において前記シフトの方向に傾斜するように前記第２亀裂を形成し、
前記分離工程では、前記第１亀裂及び前記第２亀裂を境界として前記対象物の前記一部を分離することにより、前記第２亀裂によって規定される傾斜面である側面を含む前記半導体部材を形成する、
半導体部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の一側面は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、レーザダイシング装置が記載されている。このレーザダイシング装置は、ウェハを移動させるステージと、ウェハにレーザ光を照射するレーザヘッドと、各部の制御を行う制御部と、を備えている。レーザヘッドは、ウェハの内部に改質領域を形成するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、加工用レーザ光の光路上に順に配置されたダイクロイックミラー及び集光レンズと、ＡＦ装置と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５７４３１２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、本発明者の知見によれば、例えば、ウェハから角錐台形状や円錐台形状のチップを切り出すようにレーザ加工を行う要求がある。すなわち、ウェハからチップを切り出す際の境界となる（切断面を規定する）改質領域及び改質領域から延びる亀裂を、ウェハの厚さ方向に対して斜めに形成する要望がある。
【0005】
そこで、本開示の一側面は、対象物に斜め亀裂を形成可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造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】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出力する光源と、光源から出力された前記レーザ光を変調パターンに応じて変調して出力するための空間光変調器と、空間光変調器から出力されたレーザ光を対象物に集光して対象物に集光スポットを形成するための集光レンズと、集光スポットを対象物に対して相対移動させるための移動部と、少なくとも空間光変調器及び移動部を制御することによって、対象物におけるレーザ光の入射面に交差するＺ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び第１改質領域から延びる第１亀裂を対象物に形成する第１形成処理と、Ｚ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置よりも入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、ラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成処理と、を実施する制御部と、を備え、第１形成処理では、制御部は、入射面に沿うと共にＸ方向に交差するＹ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、第２形成処理では、制御部は、Ｙ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、空間光変調器に表示させる変調パターンの制御によって、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内での集光スポットのビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光を変調させることにより、ＹＺ面内においてシフトの方向に傾斜するように第２亀裂を形成する。
【0007】
本開示の一側面に係るレーザ加工方法は、対象物にレーザ光を集光してレーザ光の集光スポットを形成すると共に、集光スポットを対象物に対して相対移動させることにより、対象物のレーザ加工を行うレーザ加工工程を備え、レーザ加工工程は、対象物におけるレーザ光の入射面に交差するＺ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び第１改質領域から延びる第１亀裂を対象物に形成する第１形成工程と、Ｚ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置よりも入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、ラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成工程と、を含み、第１形成工程では、入射面に沿うと共にＸ方向に交差するＹ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、第２形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内での集光スポットのビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光を変調させることにより、ＹＺ面内においてシフトの方向に傾斜するように第２亀裂を形成する。
【0008】
これらの装置及び方法では、第１Ｚ位置において、Ｘ方向に延びるラインに沿ってレーザ光の集光スポットが相対移動させられることにより、第１改質領域及び第１改質領域から延びる第１亀裂が形成される。第１Ｚ位置は、対象物におけるレーザ光の入射面に交差するＺ方向の位置である。また、第１Ｚ位置よりも入射面側の第２Ｚ位置において、ラインに沿ってレーザ光の集光スポットが相対移動させられることにより、第２改質領域及び第２改質領域から延びる第２亀裂が形成される。集光スポットは、第１改質領域及び第１亀裂の形成の際にはＹ方向について第１Ｙ位置とされ、第２改質領域及び第２亀裂の形成の際にはＹ方向について第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置とされる。Ｙ方向は、Ｚ方向及びＸ方向に交差する方向である。さらに、第２改質領域及び第２亀裂の形成の際には、ＹＺ面内での集光スポットのビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側において集光スポットのシフト方向に傾斜する傾斜形状とされる。本発明者の知見によれば、このように、集光スポットをＹ方向にシフトさせ、且つ、集光スポットのビーム形状を制御することにより、少なくとも第２亀裂をＹＺ面内において当該シフト方向に傾斜した斜め亀裂とすることができる。すなわち、この装置及び方法によれば、斜め亀裂を形成可能である。
【0009】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第１形成処理では、制御部は、ＹＺ面内での集光スポットのビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側においてシフト方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光を変調させることにより、ＹＺ面内においてシフト方向に傾斜するように第１亀裂を形成してもよい。この場合、第１改質領域及び第２改質領域にわたって斜めに延びる亀裂を確実に形成可能である。
【0010】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、レーザ光に対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含み、第２形成処理では、制御部は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、ビーム形状を傾斜形状とするための第１パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、ＹＺ面内における集光スポットのビーム形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光スポットのビーム形状が、集光スポットの中心よりも入射面側でシフト方向に傾斜すると共に、集光スポットの中心よりも入射面と反対側でシフト方向と反対方向に傾斜される。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0011】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、レーザ光の球面収差を補正するための球面収差補正パターンを含み、第２形成処理では、制御部は、集光レンズの入射瞳面の中心に対して球面収差補正パターンの中心をＹ方向にオフセットさせることにより、ビーム形状を傾斜形状とするための第２パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、コマ収差パターンを利用した場合と同様に、ＹＺ面内における集光スポットのビーム形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0012】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第２形成処理では、制御部は、Ｘ方向に沿った軸線に対して非対称な変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、ビーム形状を傾斜形状とするための第３パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、ＹＺ面内における集光スポットのビーム形状の全体を、シフト方向に傾斜させることができる。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0013】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面内における集光スポットのビーム形状を、Ｘ方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンを含み、第２形成処理では、制御部は、楕円パターンの強度が、Ｘ方向に沿った軸線に対して非対称となるように、変調パターンを空間光変調器に表示させることによって、ビーム形状を傾斜形状とするための第４パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、ＹＺ面内における集光スポットのビーム形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0014】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、制御部は、第２形成処理において、ＹＺ面内でシフトの方向に沿って配列された複数の集光点を形成するための変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、複数の集光点を含む集光スポットのビーム形状を傾斜形状とするための第５パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0015】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、制御部は、Ｘ方向に沿って対象物に設定された一のラインに対して、第１形成処理を実施した後に、第２形成処理を実施してもよい。このように、第１形成処理と第２形成処理とを別途行う場合であっても、斜め亀裂を形成可能である。
【0016】
本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、制御部は、レーザ光を分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、対象物に設定された一のラインに対して第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施してもよい。このように、第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施する場合であっても、斜め亀裂を形成可能である。
【0017】
本開示の一側面に係る半導体部材の製造方法は、半導体を含む対象物にレーザ光を集光してレーザ光の集光スポットを形成すると共に、集光スポットを対象物に対して相対移動させることにより、対象物のレーザ加工を行うレーザ加工工程と、レーザ加工工程の後に、対象物の一部を分離することにより、対象物から半導体部材を形成する分離工程と、を備え、レーザ加工工程は、対象物におけるレーザ光の入射面に交差するＺ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、入射面に沿うＸ方向に延びるラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第１改質領域及び第１改質領域から延びる第１亀裂を対象物に形成する第１形成工程と、Ｚ方向についての集光スポットの位置を第１Ｚ位置よりも入射面側の第２Ｚ位置に設定しつつ、ラインに沿って集光スポットを相対移動させることにより、第２改質領域及び第２改質領域から延びる第２亀裂を形成する第２形成工程と、を含み、第１形成工程では、入射面に沿うと共にＸ方向に交差するＹ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置に設定し、第２形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットの位置を第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内での集光スポットのビーム形状が、少なくとも集光スポットの中心よりも入射面側においてシフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光を変調させることにより、ＹＺ面内においてシフトの方向に傾斜するように第２亀裂を形成し、分離工程では、第１亀裂及び第２亀裂を境界として対象物の一部を分離することにより、第２亀裂によって規定される傾斜面である側面を含む半導体部材を形成する。
【0018】
この製造方法によれば、上記のレーザ加工方法と同様に、対象物に斜め亀裂を形成できる。よって、分離工程において、亀裂を境界として対象物の一部を分離することにより、傾斜面である側面を含む半導体部材を製造できる。
【発明の効果】
【0019】
本開示の一側面によれば、対象物に斜め亀裂を形成可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。
［レーザ加工装置、及び、レーザ加工の概要］
［レーザ加工装置、及び、レーザ加工の概要］
【0022】
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２と、レーザ照射部３と、駆動部（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。
【0023】
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。
【0024】
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の集光スポットＣ（例えば後述する中心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、集光スポットＣは、詳細な説明は後述するが、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。
【0025】
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。
【0026】
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に対して集光スポット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に対する集光スポット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。
【0027】
駆動部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、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の集光スポット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、集光スポット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の集光スポット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部である。
【0028】
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、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。
【0029】
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、レーザ照射部３は、光源３１と、空間光変調器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、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。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。
【0030】
図３に示されるように、４ｆレンズユニット３４は、空間光変調器７から集光レンズ３３に向かうレーザ光Ｌの光路上に配列された一対のレンズ３４Ａ，３４Ｂを有している。一対のレンズ３４Ａ，３４Ｂは、空間光変調器７の変調面７ａと集光レンズ３３の入射瞳面（瞳面）３３ａ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７の変調面７ａでのレーザ光Ｌの像（空間光変調器７において変調されたレーザ光Ｌの像）が、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに転像（結像）される。なお、図中のＦｓはフーリエ面を示す。
【0031】
図４に示されるように、空間光変調器７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。空間光変調器７は、半導体基板７１上に、駆動回路層７２、画素電極層７３、反射膜７４、配向膜７５、液晶層７６、配向膜７７、透明導電膜７８及び透明基板７９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７１は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層７２は、半導体基板７１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７３は、半導体基板７１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７３ａを含んでいる。各画素電極７３ａ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７３ａには、駆動回路層７２によって電圧が印加される。
【0033】
反射膜７４は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜７５は、液晶層７６における反射膜７４側の表面に設けられており、配向膜７７は、液晶層７６における反射膜７４とは反対側の表面に設けられている。各配向膜７５，７７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７５，７７における液晶層７６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７５，７７は、液晶層７６に含まれる液晶分子７６ａを一定方向に配列させる。
【0034】
透明導電膜７８は、透明基板７９における配向膜７７側の表面に設けられており、液晶層７６等を挟んで画素電極層７３と向かい合っている。透明基板７９は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜７８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７９及び透明導電膜７８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７では、変調パターンを示す信号が制御部６から駆動回路層７２に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極７３ａに印加され、各画素電極７３ａと透明導電膜７８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７６において、各画素電極７３ａに対応する領域ごとに液晶分子７６ａの配列方向が変化し、各画素電極７３ａ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７６に変調パターンが表示された状態である。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。
【0036】
すなわち、液晶層７６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７９及び透明導電膜７８を介して液晶層７６に入射し、反射膜７４で反射されて、液晶層７６から透明導電膜７８及び透明基板７９を介して外部に出射させられると、液晶層７６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７によれば、液晶層７６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。なお、図３に示された変調面７ａは、例えば液晶層７６である。
【0037】
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、その集光スポット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が駆動部４，５を制御することにより、集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、集光スポット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。
［斜め亀裂形成に関する知見の説明］
［斜め亀裂形成に関する知見の説明］
【0038】
ここで、このときの集光スポットＣの移動方向（加工進行方向）をＸ方向とする。また、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａに交差（直交）する方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に交差（直交）する方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向は第１面１１ａに沿った方向である。なお、Ｚ方向は、集光レンズ３３の光軸、集光レンズ３３を介して対象物１１に向けて集光されるレーザ光Ｌの光軸として規定されてもよい。
【0039】
図５に示されるように、加工進行方向であるＸ方向に交差する交差面（Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｅ）内において、Ｚ方向及びＹ方向に対して傾斜するラインＤ（ここではＹ方向から所定の角度θをもって傾斜するラインＤ）に沿って斜めに亀裂を形成する要求がある。このような斜め亀裂形成に対する本発明者の知見について、加工例を示しながら説明する。
【0040】
ここでは、改質領域１２として改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。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とをつなげて、ラインＤに沿って斜めに延びる亀裂１３を形成する。ここでは、まず、図６に示されるように、対象物１１における第１面１１ａをレーザ光Ｌの入射面としつつ集光スポットＣ１を形成する。一方、集光スポットＣ１よりも第１面１１ａ側において、第１面１１ａをレーザ光Ｌの入射面としつつ集光スポットＣ２を形成する。このとき、集光スポットＣ２は、集光スポットＣ１よりもＺ方向に距離Ｓｚだけシフトされており、且つ、集光スポットＣ１よりもＹ方向に距離Ｓｙだけシフトされている。距離Ｓｚ及び距離Ｓｙは、一例として、ラインＤの傾きに対応する。
【0041】
他方、図７に示されるように、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、集光スポットＣ（少なくとも集光スポットＣ２）のＹＺ面Ｅ内でのビーム形状を、少なくとも集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対してシフトの方向（ここではＹ方向の負側）に傾斜する傾斜形状とする。図７の例では、中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対してＹ方向の負側に傾斜すると共に、中心Ｃａよりも第１面１１ａと反対側においても、Ｚ方向に対してＹ方向の負側に傾斜する弧形状とされている。なお、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状とは、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣでのレーザ光Ｌの強度分布である。
【0042】
このように、少なくとも２つの集光スポットＣ１，Ｃ２をＹ方向にシフトさせると共に、少なくとも集光スポットＣ２（ここでは集光スポットＣ１，Ｃ２の両方）のビーム形状を傾斜形状とすることにより、図８の（ａ）に示されるように、斜めに伸びる亀裂１３を形成することができる。なお、例えば空間光変調器７の変調パターンの制御によって、レーザ光Ｌを分岐することにより集光スポットＣ１，Ｃ２を同時に形成して改質領域１２及び亀裂１３の形成を行ってもよいし（多焦点加工）、集光スポットＣ１の形成により改質領域１２ａ及び亀裂１３ａを形成した後に、集光スポットＣ２の形成により改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成するようにしてもよい（シングルパス加工）。
【0043】
また、集光スポットＣ１と集光スポットＣ２との間に別の集光スポットを形成することにより、図８の（ｂ）に示されるように、改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間に別の改質領域１２ｃを介在させ、より長く斜めに伸びる亀裂１３を形成してもよい。
【0044】
引き続いて、集光スポットＣのＹＺ面Ｅ内でのビーム形状を傾斜形状とするための知見について説明する。まず、集光スポットＣの定義について具体的に説明する。ここでは、集光スポットＣとは、中心Ｃａから所定範囲（例えばＺ方向について中心Ｃａから±２５μｍの範囲）の領域である。中心Ｃａは、上述したように、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である。ビーム強度の重心位置は、例えば、レーザ光Ｌを分岐させるための変調パターンといったようなレーザ光Ｌの光軸をシフトさせる変調パターンによる変調が行われていない状態でのレーザ光Ｌの光軸上で、ビーム強度の重心が位置する位置である。ビーム強度が最も高くなる位置やビーム強度の重心は、以下のように取得できる。すなわち、レーザ光Ｌの出力を対象物１１に改質領域１２が形成されない程度に（加工閾値よりも）低くした状態で、対象物１１にレーザ光Ｌを照射する。これと共に、対象物１１のレーザ光Ｌの入射面と反対側の面（ここでは第２面１１ｂ）からのレーザ光Ｌの反射光を、例えば図１５に示されるＺ方向の複数の位置Ｆ１～Ｆ７についてカメラで撮像する。これにより、得られた画像に基づいてビーム強度の最も高くなる位置や重心を取得できる。なお、改質領域１２は、この中心Ｃａ付近で形成される。
【0045】
集光スポットＣでのビーム形状を傾斜形状とするためには、変調パターンをオフセットさせる方法がある。より具体的には、空間光変調器７には、波面の歪を補正するための歪補正パターン、レーザ光を分岐するためのグレーティングパターン、スリットパターン、非点収差パターン、コマ収差パターン、及び、球面収差補正パターン等の種々のパターンが表示される（これらが重畳されたパターンが表示される）。このうち、図９に示されるように、球面収差補正パターンＰｓをオフセットさせることにより、集光スポットＣのビーム形状を調整可能である。
【0046】
図９の例では、変調面７ａにおいて、球面収差補正パターンＰｓの中心Ｐｃを、レーザ光Ｌの（ビームスポットの）中心Ｌｃに対して、Ｙ方向の負側にオフセット量Ｏｙ１だけオフセットさせている。上述したように、変調面７ａは、４ｆレンズユニット３４によって、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに転像される。したがって、変調面７ａにおけるオフセットは、入射瞳面３３ａでは、Ｙ方向の正側へのオフセットになる。すなわち、入射瞳面３３ａでは、球面収差補正パターンＰｓの中心Ｐｃは、レーザ光Ｌの中心Ｌｃ、及び入射瞳面３３ａの中心（ここでは、中心Ｌｃと一致している）からＹ方向の正側にオフセット量Ｏｙ２だけオフセットされる。
【0047】
このように、球面収差補正パターンＰｓをオフセットさせることにより、レーザ光Ｌの集光スポットＣのビーム形状が、図７に示されるように弧状の傾斜形状に変形される。以上のように球面収差補正パターンＰｓをオフセットさせることは、レーザ光Ｌに対してコマ収差を与えることに相当する。したがって、空間光変調器７の変調パターンに、レーザ光Ｌに対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含ませることにより、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状としてもよい。なお、コマ収差パターンとしては、Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式の９項（３次のコマ収差のＹ成分）に相当するパターンであって、Ｙ方向にコマ収差が発生するパターンを使用することができる。
【0048】
引き続いて、対象物１１の結晶性と亀裂１３との関係についての知見を説明する。図１０は、対象物の模式的な平面図である。ここでは、対象物１１は、シリコンウェハ（ｔ７７５μｍ、＜１００＞、１Ω・ｃｍ）であり、ノッチ１１ｄが形成されている。この対象物１１に対して、加工進行方向であるＸ方向を０°（１００）面に合わせた第１加工例を図１１の（ａ）に示し、Ｘ方向を１５°に合わせた第２加工例を図１１の（ｂ）に示し、３０°に合わせた第３加工例を図１２の（ａ）に示し、及び、４５°（１００）面に合わせた第４加工例を図１２の（ｂ）に示す。各加工例においては、ＹＺ面内におけるラインＤのＹ方向からの角度θを７１°としている。
【0049】
また、各加工例では、第１パスとして集光スポットＣ１をＸ方向に相対移動させて改質領域１２ａ及び亀裂１３ａを形成した後に、第２パスとして集光スポットＣ２をＸ方向に相対移動させて改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成するシングルパス加工としている。第１パス及び第２パスの加工条件は以下のとおりとした。なお、以下のＣＰは集光補正の強度を示したものであり、コマ（ＬＢＡオフセットＹ）は、球面収差補正パターンＰｓのＹ方向へのオフセット量を空間光変調器７のピクセル単位で示したものである。
【0050】
＜第１パス＞
Ｚ方向位置：１６１μｍ
ＣＰ：－１８
出力：２Ｗ
速度：５３０ｍｍ/ｓ
周波数：８０ｋＨｚ
コマ（ＬＢＡオフセットＹ）：－５
Ｙ方向位置：０
Ｚ方向位置：１６１μｍ
ＣＰ：－１８
出力：２Ｗ
速度：５３０ｍｍ/ｓ
周波数：８０ｋＨｚ
コマ（ＬＢＡオフセットＹ）：－５
Ｙ方向位置：０
【0051】
＜第２パス＞
Ｚ方向位置：１５１μｍ
ＣＰ：－１８
出力：２Ｗ
速度：５３０ｍｍ/ｓ
周波数８０ｋＨｚ
コマ（ＬＢＡオフセットＹ）：－５
Ｙ方向位置：０．０１４ｍｍ
Ｚ方向位置：１５１μｍ
ＣＰ：－１８
出力：２Ｗ
速度：５３０ｍｍ/ｓ
周波数８０ｋＨｚ
コマ（ＬＢＡオフセットＹ）：－５
Ｙ方向位置：０．０１４ｍｍ
【0052】
図１１及び図１２に示されるように、いずれの場合であっても、Ｙ方向に対して７１°で傾斜するラインＤに沿って亀裂１３を形成することができた。すなわち、対象物１１における主要劈開面である（１１０）面、（１１１）面、及び、（１００）面等の影響に依らず、すなわち、対象物１１の結晶構造に依らずに、所望のラインＤに沿って斜めに延びる亀裂１３を形成することができた。
【0053】
なお、このように斜めに延びる亀裂１３を形成するためのビーム形状の制御は、上記の例に限定されない。引き続いて、ビーム形状を傾斜形状とするための別の例について説明する。図１３の（ａ）に示されるように、加工進行方向であるＸ方向に沿った軸線Ａｘに対して非対称な変調パターンＰＧ１によってレーザ光Ｌを変調し、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状としてもよい。変調パターンＰＧ１は、Ｙ方向におけるレーザ光Ｌのビームスポットの中心Ｌｃを通るＸ方向に沿った軸線ＡｘよりもＹ方向の負側にグレーティングパターンＧａを含むと共に、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側に非変調領域Ｂａを含む。換言すれば、変調パターンＰＧ１は、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側のみにグレーティングパターンＧａが含まれる。なお、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）の変調パターンＰＧ１を集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに対応するように反転させたものである。
【0054】
図１４の（ａ）は、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａにおけるレーザ光Ｌの強度分布を示す。図１４の（ａ）に示されるように、このような変調パターンＰＧ１を用いることにより、空間光変調器７に入射したレーザ光ＬのうちのグレーティングパターンＧａにより変調された部分が集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに入射しなくなる。この結果、図１４の（ｂ）及び図１５に示されるように、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状を、その全体がＺ方向に対して一方向に傾斜した傾斜形状とすることができる。
【0055】
すなわち、この場合には、集光スポットＣのビーム形状が、集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、Ｚ方向に対してＹ方向の負側に傾斜する共に、集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａと反対側において、Ｚ方向に対してＹ方向の正側に傾斜することとなる。なお、図１５の（ｂ）の各図は、図１５の（ａ）に示されたＺ方向の各位置Ｆ１～Ｆ７におけるレーザ光ＬのＸＹ面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。集光スポットＣのビーム形状をこのように制御した場合であっても、上記の例と同様に、斜めに伸びる亀裂１３を形成できる。
【0056】
さらに、軸線Ａｘに対して非対称な変調パターンとしては、図１６に示される変調パターンＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４を採用することもできる。変調パターンＰＧ２は、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側において、軸線Ａｘから離れる方向に順に配列された非変調領域Ｂａ及びグレーティングパターンＧａを含み、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側に非変調領域Ｂａを含む。すなわち、変調パターンＰＧ２は、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンＧａを含む。
【0057】
変調パターンＰＧ３は、軸線ＡＸよりもＹ方向の負側において、軸線Ａｘから離れる方向に順に配列された非変調領域Ｂａ及びグレーティングパターンＧａを含むと共に、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側においても、軸線Ａｘから離れる方向に順に配列された非変調領域Ｂａ及びグレーティングパターンＧａを含む。変調パターンＰＧ３では、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側とＹ方向の負側とで、非変調領域Ｂａ及びグレーティングパターンＧａの割合を異ならせることで（Ｙ方向の負側で相対的に非変調領域Ｂａが狭くされることで）、軸線Ａｘに対して非対称とされている。
【0058】
変調パターンＰＧ４は、変調パターンＰＧ２と同様に、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンＧａを含む。変調パターンＰＧ４では、さらに、Ｘ方向についても、グレーティングパターンＧａが設けられた領域が一部とされている。すなわち、変調パターンＰＧ４では、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側の領域において、Ｘ方向に順に配列された非変調領域Ｂａ、グレーティングパターンＧａ、及び、非変調領域Ｂａを含む。ここでは、グレーティングパターンＧａは、Ｘ方向におけるレーザ光Ｌのビームスポットの中心Ｌｃを通るＹ方向に沿った軸線Ａｙを含む領域に配置されている。
【0059】
以上のいずれの変調パターンＰＧ２～ＰＧ４によっても、集光スポットＣのビーム形状を、少なくとも中心Ｃａよりも第１面１１ａ側においてＺ方向に対してＹ方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。すなわち、集光スポットＣのビーム形状を、少なくとも中心Ｃａよりも第１面１１ａ側においてＺ方向に対してＹ方向の負側に傾斜するように制御するためには、変調パターンＰＧ１～ＰＧ４のように、或いは、変調パターンＰＧ１～ＰＧ４に限らず、グレーティングパターンＧａを含む非対称な変調パターンを用いることができる。
【0060】
さらに、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための非対称な変調パターンとしては、グレーティングパターンＧａを利用するものに限定されない。図１７は、非対称な変調パターンの別の例を示す図である。図１７の（ａ）に示されるように、変調パターンＰＥは、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側に楕円パターンＥｗを含むと共に、軸線ＡｘよりもＹ方向の正側に楕円パターンＥｓを含む。なお、図１７の（ｂ）は、図１７の（ａ）の変調パターンＰＥを集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに対応するように反転させたものである。
【0061】
図１７の（ｃ）に示されるように、楕円パターンＥｗ，Ｅｓは、いずれも、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面における集光スポットＣのビーム形状を、Ｘ方向を長手方向とする楕円形状とするためのパターンである。ただし、楕円パターンＥｗと楕円パターンＥｓとでは変調の強度が異なる。より具体的には、楕円パターンＥｓによる変調の強度が楕円パターンＥｗによる変調の強度よりも大きくされている。すなわち、楕円パターンＥｓによって変調されたレーザ光Ｌが形成する集光スポットＣｓが、楕円パターンＥｗによって変調されたレーザ光Ｌが形成する集光スポットＣｗよりもＸ方向に長い楕円形状となるようにされている。ここでは、軸線ＡｘよりもＹ方向の負側に相対的に強い楕円パターンＥｓが配置されている。
【0062】
図１８の（ａ）に示されるように、このような変調パターンＰＥを用いることにより、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状を、中心Ｃａよりも第１面１１ａ側においてＺ方向に対してＹ方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。特に、この場合には、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状が、中心Ｃａよりも第１面１１ａと反対側においてもＺ方向に対してＹ方向の負側に傾斜することとなり、全体として弧状となる。なお、図１８の（ｂ）の各図は、図１８の（ａ）に示されたＺ方向の各位置Ｈ１～Ｆ８におけるレーザ光ＬのＸＹ面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。
【0063】
さらには、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、以上の非対称なパターンに限定されない。一例として、そのような変調パターンとして、図１９に示されるように、ＹＺ面Ｅ内において複数位置に集光点ＣＩを形成して、複数の集光点ＣＩの全体で（複数の集光点ＣＩを含む）傾斜形状である集光スポットＣを形成するように、レーザ光Ｌを変調するためのパターンが挙げられる。このような変調パターンは一例として、アキシコンレンズパターンに基づいて形成できる。このような変調パターンを用いた場合には、改質領域１２自体もＹＺ面Ｅ内において斜めに形成することができる。このため、この場合には、所望する傾斜に応じて正確に斜めの亀裂１３を形成できる。一方、このような変調パターンを用いた場合には、上記の他の例と比較して、亀裂１３の長さが短くなる傾向がある。したがって、要求に応じて各種の変調パターンを使い分けることにより、所望の加工が可能となる。
【0064】
なお、上記集光点ＣＩは、例えば、非変調のレーザ光が集光される点である。以上のように、本発明者の知見によれば、ＹＺ面Ｅ内において少なくとの２つの改質領域１２ａ，１２ｂをＹ方向及びＺ方向にシフトさせ、且つ、ＹＺ面内において集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とすることにより、Ｚ方向に対してＹ方向に傾斜するように斜めに延びる亀裂１３を形成することができるのである。
【0065】
なお、ビーム形状の制御に際して、球面収差補正パターンのオフセットを利用する場合、コマ収差パターンを利用する場合、及び、楕円パターンを利用する場合には、回折格子パターンを利用してレーザ光の一部をカットする場合と比較して、高エネルギーでの加工が可能となる。また、これらの場合には、亀裂の形成を重視する場合に有効である。また、コマ収差パターンを利用する場合には、多焦点加工の場合に、一部の集光スポットのビーム形状のみを傾斜形状とすることが可能である。さらに、アキシコンレンズパターンを利用する場合は、他のパターンの利用は、他のパターンと比較して改質領域の形成を重視する場合に有効である。
［第１実施形態］
［第１実施形態］
【0066】
引き続いて、第１実施形態に係る半導体部材の製造方法、及びレーザ加工装置について説明する。まず、概略について説明する。図２０は、第１実施形態に係る対象物を示す図である。図２０の（ａ）は平面図であり、図２０の（ｂ）は図２０の（ａ）のXXb－XXb線に沿っての断面図である。図２０に示される対象物１１は、例えば半導体を含む。対象物１１は、一例として半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）である。対象物１１は、第１面１１ａと第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを含む。ここでは、対象物１１を格子状に切断することにより、複数の半導体部材５０を形成する。そのために、対象物１１には、第１面１１ａ及び第２面１１ｂに平行な複数のラインＡが切断予定ラインとして格子状に設定されている。ラインＡは例えば仮想的な線である。
【0067】
ここでは、ラインＡのうちの一対のラインＡａ１，Ａａ２、及び、一対のラインＡｂ１，Ａｂ２を図示している。ラインＡａ１，Ａａ２は、Ｚ方向からみて互いに平行に一方向に延びている。ラインＡｂ１，Ａｂ２は、Ｚ方向からみて、ラインＡａ１，Ａａ２に交差すると共に互いに平行に一方向に延びている。ここでは、対象物１１は、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むようにステージ２に支持されている。
【0068】
本実施形態では、このような対象物１１に対して、ラインＡのそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを相対移動させながらレーザ光Ｌを照射して、ラインＡのそれぞれに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成する。このとき、集光スポットＣは、Ｘ方向に相対移動される。すなわち、ここでは、Ｘ方向を加工進行方向とする。本実施形態では、この加工進行方向であるＸ方向に交差（直交）する交差面（ＹＺ面Ｅ）内において、Ｚ方向に対してＹ方向に傾斜した亀裂１３を形成する。図２０の（ｂ）では、所望する亀裂１３の延びる方向をラインＤで示している。ＹＺ面Ｅ内において互いに隣り合うラインＤは、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに離れるように傾斜している。すなわち、本実施形態では、Ｙ方向に互いに隣り合う亀裂１３を、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに離れるように斜めに形成する。
【0069】
引き続いて、本実施形態に係る半導体部材の製造方法、及びレーザ加工装置を具体的に説明する。この製造方法では、まず、上記のような対象物１１を用意すると共に、対象物１１を、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むように、且つ、ラインＡａ１，Ａａ２がＸ方向に沿うように、ステージ２により支持する。
【0070】
その状態において、まず、１つのラインＡａ１に対して、対象物１１にレーザ光Ｌ（レーザ光Ｌ１，Ｌ２）を集光してレーザ光Ｌの集光スポットＣ（集光スポットＣ１，Ｃ２）を形成すると共に、集光スポットＣを対象物１１に対してＸ方向に相対移動させることにより、対象物１１のレーザ加工を行うレーザ加工工程を実施する。
【0071】
より具体的には、レーザ加工工程では、図２１に示されるように、対象物１１におけるレーザ光Ｌ１の入射面である第１面１１ａに交差するＺ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、Ｘ方向に延びるラインＡａ１に沿って集光スポットＣ１を相対移動させることにより、改質領域（第１改質領域）１２ａ及び改質領域１２ａから延びる亀裂（第１亀裂）１３ａを対象物１１に形成する第１形成工程を実施する。第１形成工程では、第１面１１ａに沿うと共にＸ方向に交差するＹ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。
【0072】
また、レーザ加工工程では、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌ２の集光スポットＣ２の位置を、第１形成工程での集光スポットＣ１の第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ（入射面）側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡａ１に沿って集光スポットＣ２をＸ方向に相対移動させることにより、改質領域１２ｂ（第２改質領域）及び改質領域１２ｂから延びる亀裂（第２亀裂）１３ｂを形成する第２形成工程を実施する。第２形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を、集光スポットＣ１の第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定する。また、第２形成工程では、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させる。これにより、ＹＺ面Ｅ内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂１３ｂが形成される。なお、Ｙ方向についての集光スポットＣ１と集光スポットＣ２との距離Ｓｙ（シフト量）は、Ｙ方向に隣り合う２つのラインＡａ１，Ａａ２のＹ方向の間隔よりも小さい。
【0073】
なお、ここでは、第１形成工程でも、第２形成工程と同様に、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ１のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ１の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ１を変調させる。以上により、亀裂１３ａと亀裂１３ｂとがつなげられ、改質領域１２ａ，１２ｂにわたって斜めに延びる亀裂１３が形成される。亀裂１３は、対象物１１の第１面１１ａ及び／又は第２面１１ｂに到達してもよいし到達しなくてもよい（要求される加工の態様に応じて適宜設定され得る）。
【0074】
これらの第１形成工程及び第２形成工程を含むレーザ加工工程は、例えば、レーザ加工装置１の制御部６がレーザ加工装置１の各部を制御することにより行うことができる。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６が、空間光変調器７及び駆動部４，５を制御することによって、Ｚ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、Ｘ方向に延びるラインＡａ１に沿って集光スポットＣ１を相対移動させることにより、改質領域１２ａ及び亀裂１３ａを対象物１１に形成する第１形成処理と、Ｚ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡａ１に沿って集光スポットＣ２を相対移動させることにより、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成する第２形成処理と、を実施することとなる。
【0075】
また、第１形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。第２形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定すると共に、空間光変調器７に表示させる変調パターンの制御によって、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させる。制御部６は、第１形成処理でも、第２形成処理と同様に、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ１のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ１の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ１を変調させる。なお、ビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、上述したとおりである。
【0076】
すなわち、ここでの変調パターンは、レーザ光Ｌに対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含み、少なくとも第２形成処理では、制御部６は、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光スポットＣ２のビーム形状を傾斜形状とするための第１パターン制御を行うことができる。上述したように、レーザ光Ｌに対してコマ収差を付与することは、球面収差補正パターンのオフセットと同義である。
【0077】
したがって、ここでの変調パターンは、レーザ光Ｌの球面収差を補正するための球面収差補正パターンＰｓを含み、少なくとも第２形成処理では、制御部６は、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａの中心に対して球面収差補正パターンＰｓの中心ＰｃをＹ方向にオフセットさせることにより、集光スポットＣ２のビーム形状を傾斜形状とするための第２パターン制御を行ってもよい。
【0078】
或いは、第２形成処理では、制御部６は、Ｘ方向に沿った軸線Ａｘに対して非対称な変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、集光スポットＣ２のビーム形状を傾斜形状とするための第３パターン制御を行ってもよい。軸線Ａｘに対して非対称な変調パターンとしては、グレーティングパターンＧａを含む変調パターンＰＧ１～ＰＧ４であってもよいし、楕円パターンＥｓ，Ｅｗを含む変調パターンＰＥであってもよい（或いは両方を含むものであってもよい）。
【0079】
すなわち、ここでの変調パターンは、ＸＹ面内における集光スポットＣのビーム形状を、Ｘ方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンＥｓ，Ｅｗを含み、第２形成処理では、制御部６は、楕円パターンＥｓ，Ｅｗの強度が、Ｘ方向に沿った軸線Ａｘに対して非対称となるように、変調パターンＰＥを空間光変調器７に表示させることによって、集光スポットＣ２のビーム形状を傾斜形状とするための第４パターン制御を行ってもよい。
【0080】
さらには、制御部６は、第２形成処理において、ＹＺ面Ｅ内で当該シフトの方向に沿って配列された複数の集光点ＣＩを形成するための変調パターン（例えば上記のアキシコンレンズパターンＰＡ）を空間光変調器７に表示させることにより、複数の集光点ＣＩを含む集光スポットＣ２のビーム形状を傾斜形状とするための第５パターン制御を行ってもよい。上記の各種パターンは任意に組み合わされて重畳されてもよい。すなわち、制御部６は、第１パターン制御～第５パターン制御を任意に組み合わせて実行することができる。
【0081】
なお、第１形成工程（第１形成処理）と第２形成工程（第２形成処理）とは、同時に実施されてもよいし（多焦点加工）、順番に実施されてもよい（シングルパス加工）。すなわち、制御部６は、一のラインＡ（例えばラインＡａ１）に対して、第１形成処理を実施した後に、第２形成処理を実施してもよい。或いは、制御部６は、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、対象物１１に設定された一のラインＡ（例えばラインＡａ１）に対して第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施してもよい。
【0082】
本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、以上のレーザ加工工程を全てのラインＡに対して実施する。これにより、全てのラインＡに沿って改質領域１２及び亀裂１３が形成される。その後、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、対象物１１の一部を分離することにより、対象物１１から半導体部材５０を形成する分離工程を実施する。
【0083】
より具体的には、分離工程では、亀裂１３を境界として対象物１１の一部を分離することにより、図２２の（ａ）に示されるように、少なくとも亀裂１３ｂによって規定される傾斜面である側面５０ｓを含む半導体部材５０を形成する。ここでは、対象物１１をラインＡに沿って亀裂１３を境界として切断することにより、複数の半導体部材５０を形成する。側面５０ｓは、半導体部材５０の外側面であって、第１面１１ａの一部である半導体部材５０の第１面５０ａと、第２面１１ｂの一部である半導体部材５０の第２面５０ｂとを接続する面であり、第１面５０ａ及び第２面５０ｂの法線に対して傾斜している。
【0084】
以上により、半導体部材５０が得られる（図２２の（ａ）参照）。以上の半導体部材の製造方法は、本実施形態に係るレーザ加工方法を含む。本実施形態に係るレーザ加工方法は、上述したレーザ加工工程を含む。
【0085】
なお、図２２の（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る半導体部材の製造方法によって得られた複数の半導体部材５０を、一の半導体部材５０の第１面５０ａと別の半導体部材５０の第２面５０ｂとが対向するように積層して、積層型の半導体素子５０Ａを構成することができる。ここでは、第１面５０ａの面積が第２面５０ｂの面積よりも大きい。したがって、半導体素子５０Ａでは、一の半導体部材５０の第１面５０ａに対して、別の半導体部材５０の第２面５０ｂによって覆われていない（第２面５０ｂから露出された）領域が形成される。したがって、その第１面５０ａにおける第２面５０ｂによって覆われていない領域をワイヤボンディングのワイヤＷの設置個所として利用することにより、例えば貫通電極といった内部構造を利用することなく、半導体部材５０同士を電気的に接続することが可能である。
【0086】
また、図２３の（ａ）に示されるように、例えば基板５１上に、複数の半導体部材５０を、第１面５０ａが同一方向に臨むように配列して設置することにより（タイリングにより）、半導体素子５０Ｂを構成することができる。この場合には、隣接する半導体部材５０の側面５０ｓ同士が傾斜に応じて互いに離間することとなるので、半導体部材５０を形成する際に側面５０ｓに突起が生じた場合であっても、隣接する半導体部材５０の間でその突起の干渉が避けられ、複数の半導体部材５０を密集して配置できる。
【0087】
また、図２３の（ｂ）に示されるように、分離工程において、対象物１１から一部５５を分離することにより、残存した別の一部として半導体部材５０Ｃを形成してもよい。より具体的には、分離工程では、対象物１１のエッチングを行うことにより、亀裂１３及び改質領域１２に沿ってエッチングを進行させ、対象物１１から一部５５を除去することができる。これにより、亀裂１３によって規定される内側面である側面５０ｓを含む半導体部材５０Ｃが得られる。
【0088】
さらに、図２３の（ｃ）に示されるように、面取り加工された半導体部材５０Ｄを形成することもできる。この場合、一例として、レーザ加工工程において、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂよりも第１面１１ａ側に別の改質領域を形成することにより、当該別の改質領域からＺ方向に沿って延びる垂直亀裂を亀裂１３に繋がるように形成する。そして、分離工程において、亀裂１３及び垂直亀裂を境界として対象物１１から一部を分離することによって、亀裂１３によって規定される傾斜面である側面５０ｓと、垂直亀裂によって規定される垂直面である側面５０ｒとを含む半導体部材５０Ｄが得られる。半導体部材５０Ｄは、側面５０ｒと第１面５０ａとの間を傾斜した側面５０ｓが接続することにより、面取りされた形状となる。これにより、欠け防止が図られる。
【0089】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体部材の製造方法（レーザ加工方法）、及び、レーザ加工装置１では、第１Ｚ位置Ｚ１において、Ｘ方向に延びるラインＡａ１に沿ってレーザ光Ｌ１の集光スポットＣ１が相対移動させられることにより、改質領域１２ａ及び亀裂１３ａが形成される。また、第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２において、ラインＡａ１に沿ってレーザ光Ｌ２の集光スポットＣ２が相対移動させられることにより、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂが形成される。集光スポットＣ１は、改質領域１２ａ及び亀裂１３ａの形成の際にはＹ方向について第１Ｙ位置Ｙ１とされ、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂの形成の際にはＹ方向について第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２とされる。
【0090】
さらに、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂの形成の際には、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において集光スポットＣ２のシフト方向に傾斜する傾斜形状とされる。本発明者の知見によれば、このように、集光スポットＣ２をＹ方向にシフトさせ、且つ、集光スポットＣ２のビーム形状を制御することにより、少なくとも亀裂１３ｂをＹＺ面Ｅ内において当該シフト方向に傾斜した斜め亀裂とすることができる。すなわち、斜め亀裂を形成可能である。
【0091】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６は、第１形成処理において、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ１のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ１の中心よりも第１面１１ａ側においてシフト方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌを変調させることにより、ＹＺ面Ｅ内においてシフト方向に傾斜するように亀裂１３ａを形成する。このため、改質領域１２ａ及び改質領域１２ｂにわたって斜めに延びる亀裂１３を確実に形成可能である。
【0092】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、変調パターンは、レーザ光Ｌに対して正のコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含んでもよい。この場合、制御部６は、第２形成処理において、コマ収差パターンによるコマ収差の大きさを制御することにより、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための第１パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状が弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光スポットＣのビーム形状が、集光スポットＣの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側でシフト方向に傾斜すると共に、集光スポットＣの中心Ｃａよりも第２面１１ｂ側でシフト方向と反対方向に傾斜される。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0093】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、変調パターンは、レーザ光Ｌの球面収差を補正するための球面収差補正パターンＰｓを含んでもよい。この場合、制御部６は、第２形成処理において、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａの中心に対して球面収差補正パターンＰｓの中心ＰｃをＹ方向にオフセットさせることにより、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための第２パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、コマ収差パターンを利用した場合と同様に、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0094】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６は、第２形成処理において、Ｘ方向に沿った軸線Ａｘに対して非対称な変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、ビーム形状を傾斜形状とするための第３パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状の全体を、シフト方向に傾斜させることができる。この場合であっても、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0095】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、変調パターンは、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ面内における集光スポットＣのビーム形状を、Ｘ方向を長手とする楕円形状とするための楕円パターンＥｓ，Ｅｗを含んでもよい。この場合、制御部６は、第２形成処理において、楕円パターンＥｓ，Ｅｗの強度が、Ｘ方向に沿った軸線Ａｘに対して非対称となるように、変調パターンを空間光変調器７に表示させることによって、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための第４パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、ＹＺ面Ｅ内における集光スポットＣのビーム形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0096】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６は、第２形成処理において、ＹＺ面Ｅ内でシフトの方向に沿って配列された複数の集光点ＣＩを形成するための変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、複数の集光点ＣＩを含む集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とするための第５パターン制御を行ってもよい。本発明者の知見によれば、この場合にも、シフト方向に傾斜する斜め亀裂を形成可能である。
【0097】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６は、Ｘ方向に沿って対象物１１に設定された一のラインＡａ１に対して、第１形成処理を実施した後に、第２形成処理を実施してもよい。このように、第１形成処理と第２形成処理とを別途行う場合であっても、斜め亀裂を形成可能である。さらには、レーザ加工装置１では、制御部６は、レーザ光Ｌを分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、対象物１１に設定された一のラインＡａ１に対して第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施してもよい。このように、第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施する場合であっても、斜め亀裂を形成可能である。
［第２実施形態］
［第２実施形態］
【0098】
引き続いて、第２実施形態に係る半導体部材の製造方法、及びレーザ加工装置について説明する。まず、概略について説明する。図２４は、第２実施形態に係る対象物を示す図である。図２４の（ａ）は平面図であり、図２４の（ｂ）は図２４の（ａ）のXXIb－XXIb線に沿っての断面図である。図２４に示される対象物１１は、例えば半導体を含む。対象物１１は、一例として半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）である。対象物１１は、第１面１１ａと第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを含む。また、対象物１１は、第１面１１ａを含む第１領域１１Ａと、第２面１１ｂを含む第２領域１１Ｂと、を含む。
【0099】
なお、図中のラインＧは第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとの境界を示す仮想的な線である。第１領域１１Ａは、第１面１１ａに沿った研削予定領域である。ここでは、対象物１１（第２領域１１Ｂ）から円形の半導体部材６０を切り出す。そのために、対象物１１には、Ｚ方向からみて円形状に延びる複数のラインＡｃが切断予定ラインとして設定されている。ラインＡｃは例えば仮想的な線である。
【0100】
対象物１１は、一例として、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むようにステージ２に支持される。本実施形態では、このような対象物１１に対して、ラインＡｃのそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを相対移動させながらレーザ光Ｌを照射して、ラインＡのそれぞれに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成する。このとき、集光スポットＣは、Ｘ方向に相対移動される。すなわち、ここでは、Ｘ方向を加工進行方向とする。本実施形態では、この加工進行方向であるＸ方向に交差（直交）する交差面（ＹＺ面Ｅ）内において、Ｚ方向に対してＹ方向に傾斜した亀裂１３を形成する。
【0101】
図２４の（ｂ）では、所望する亀裂１３の延びる方向をラインＤで示している。ＹＺ面Ｅ内において互いに隣り合うラインＤは、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに離れるように傾斜している。換言すれば、本実施形態では、ＹＺ面Ｅ内においてＹ方向に互いに隣り合う亀裂１３を、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに離れるように斜めに形成する。さらに換言すれば、本実施形態では、ＹＺ面Ｅ内において、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれてラインＡｃの中心を通る（Ｚ方向に沿った）基準線Ａｚから離れるようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１３を形成する。
【0102】
なお、亀裂の傾斜方向は逆であってもよい。すなわち、ＹＺ面Ｅ内において互いに隣り合うラインＤが、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに近づくように傾斜していてもよい。換言すれば、ＹＺ面Ｅ内においてＹ方向に互いに隣り合う亀裂１３を、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれて互いに近づくように斜めに形成してもよい。さらに換言すれば、ＹＺ面Ｅ内において、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうにつれてラインＡｃの中心を通る（Ｚ方向に沿った）基準線Ａｚに近づくようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１３を形成してもよい。これらの傾斜方向のバリエーションは、得られる半導体部材の形状や用途や分割方法等の要求によって任意に選択され得る。例えば、後述するように（図２６の（ｃ）に示されるように）、得られた半導体部材６０を第１面１１ａ（第１面６０ａ）側からピックアップする場合と、第２面１１ｂ（第２面６０ｂ）側からピックアップする場合とで適宜に選択され得る。
【0103】
引き続いて、本実施形態に係る半導体部材の製造方法、及びレーザ加工装置を具体的に説明する。この方法では、まず、上記のような対象物１１を用意すると共に、対象物１１を、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むようにステージ２により支持する。その状態において、まず、１つのラインＡｃに対して、対象物１１にレーザ光Ｌ（レーザ光Ｌ１，Ｌ２）の集光スポットＣ（集光スポットＣ１，Ｃ２）を形成すると共に、ラインＡｃに沿って集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、ラインＡｃに沿って対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂１３を形成するレーザ加工工程を実施する。
【0104】
より具体的には、レーザ加工工程では、図２５に示されるように、対象物１１におけるレーザ光Ｌ１の入射面である第１面１１ａに交差するＺ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、ラインＡａ１に沿って集光スポットＣ１を相対移動させることにより、改質領域１２ａ及び改質領域１２ａから延びる亀裂１３ａを対象物１１に形成する第１形成工程を実施する。第１Ｚ位置Ｚ１は、研削予定領域である第１領域１１Ａに設定される。第１形成工程では、第１面１１ａに沿うと共にＸ方向に交差するＹ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。
【0105】
また、レーザ加工工程では、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌ２の集光スポットＣ２の位置を、第１形成工程での集光スポットＣ１の第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ（入射面）側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡｃに沿って集光スポットＣ２をＸ方向に相対移動させることにより、改質領域１２ｂ及び改質領域１２ｂから延びる亀裂１３ｂを形成する第２形成工程を実施する。第２Ｚ位置Ｚ２は、研削予定領域である第１領域１１Ａに設定される。第２形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を、集光スポットＣ１の第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定する。また、第２形成工程では、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させる。これにより、ＹＺ面Ｅ内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂１３ｂが形成される。
【0106】
なお、ここでは、第１形成工程でも、第２形成工程と同様に、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ１のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ１の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ１を変調させる。以上により、亀裂１３ａと亀裂１３ｂがつながり、改質領域１２ａ，１２ｂにわたって斜めに延びる亀裂１３が形成される。図示の例では、亀裂１３は、対象物１１の第１面１１ａ及び第２面１１ｂに到達しているが、到達していなくてもよい。
【0107】
これらの第１形成工程及び第２形成工程を含むレーザ加工工程は、例えば、第１実施形態と同様に、レーザ加工装置１の制御部６がレーザ加工装置１の各部を制御することにより行うことができる。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６が、空間光変調器７及び駆動部４，５を制御することによって、Ｚ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、ラインＡｃに沿って集光スポットＣ１を相対移動させることにより、改質領域１２ａ及び亀裂１３ａを対象物１１に形成する第１形成処理と、Ｚ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡｃに沿って集光スポットＣ２を相対移動させることにより、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成する第２形成処理と、を実施することとなる。
【0108】
また、第１形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。第２形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定すると共に、空間光変調器７に表示させる変調パターンの制御によって、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させる。ここでは、制御部６は、同様に、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ１のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ１の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ１を変調させる。なお、ビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、上述したとおりである。
【0109】
なお、第１形成工程（第１形成処理）と第２形成工程（第２形成処理）とは、同時に実施されてもよいし（多焦点加工）、順番に実施されてもよい（シングルパス加工）。すなわち、制御部６は、一のラインＡｃに対して、第１形成処理を実施した後に、第２形成処理を実施してもよい。或いは、制御部６は、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、対象物１１に設定された一のラインＡｃに対して第１形成処理と第２形成処理とを同時に実施してもよい。
【0110】
また、集光スポットＣ１，Ｃ２をＸ方向に相対移動させるためには、例えば、Ｚ方向からみて集光スポットＣ１，Ｃ２がラインＡｃ上に位置されている状態において、制御部６が駆動部４を制御して集光スポットＣ１，Ｃ２が円形状のラインＡｃに沿って移動するようにステージ２を２次元状に移動させればよい。或いは、集光スポットＣ１，Ｃ２がラインＡｃに沿って移動するように、制御部６が駆動部５を制御することによってレーザ照射部３を移動させてもよいし、制御部６がステージ２を回転させるような制御を行ってもよいし、制御部６がそれらを組み合わせた制御を行ってもよい。
【0111】
このように集光スポットＣ１，Ｃ２を円形状のラインＡｃに沿って相対移動させて加工を行う場合には、ＸＹ面内において、集光スポットＣ１，Ｃ２を長尺状としつつ、その長手方向が加工進行方向であるＸ方向に対して傾斜するように集光スポットＣ１，Ｃ２を回転させるように制御することができる。一例として、集光スポットＣ１，Ｃ２を、ＸＹ面内において、その長手方向とＸ方向との角度が、第１角度（+１０°～+３５°）となるように回転することができ、また、第２角度（-３５°～-１０°）となるように回転することができる。第１角度とするか第２角度とするかは、ラインＡｃと対象物１１の結晶方位との関係に応じて選択され得る。この場合には、空間光変調器７では、上記のようにＹＺ面内でのビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンと、ＸＹ面内でのビーム形状を長尺状とするためのパターンとが重畳されることとなる。
【0112】
本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、以上のレーザ加工工程を全てのラインＡｃに対して実施する。これにより、全てのラインＡｃに沿って改質領域１２及び亀裂１３が形成される。すなわち、ここでは、レーザ加工工程では、複数のラインＡｃのそれぞれに沿って集光スポットＣを相対移動さることにより、複数のラインＡｃのそれぞれに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成することとなる。
【0113】
その後、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、対象物１１の一部を分離することにより、対象物１１から半導体部材６０を形成する分離工程を実施する。より具体的には、分離工程の前に、まず、図２６の（ａ），（ｂ）に示されるように、第１面１１ａ側から対象物１１を研削して第１領域１１Ａを除去する研削工程を実施する。これにより、第１領域１１Ａと共に改質領域１２及び亀裂１３の一部が除去される。また、第２面１１ｂと反対側に新たな第１面１１ｃ（残存する第２領域１１Ｂの表面）が形成される。すなわち、ここでは、レーザ加工工程と分離工程との間において、Ｚ方向に沿って対象物１１を研削することにより、対象物１１から改質領域１２を除去する研削工程が実施される。
【0114】
その後、図２６の（ｃ）に示されるように、第２面１１ｂ側から分離される一部（半導体部材６０に相当する部分）に力を加えると共に、その一部の外側面（半導体部材６０の外側面６０ｓに相当する面）を治具により保持しつつ、当該一部を第２領域１１Ｂから分離する。これにより、半導体部材６０が形成される。なお、半導体部材６０は、新たな第１面１１ｃの一部である第１面６０ａと、第２面１１ｂの一部である第２面６０ｂとを含む。外側面６０ｓは、第１面６０ａと第２面６０ｂとを接続する面であって、亀裂１３によって規定される傾斜面である。外側面６０ｓは、第１面６０ａ及び第２面６０ｂの法線に対して傾斜している。
【0115】
なお、分離工程の後に研削工程を実施してもよい。すなわち、分離工程の後に、Ｚ方向に沿って半導体部材６０を研削することにより、半導体部材６０から改質領域１２を除去する研削工程を実施してもよい。
【0116】
以上の半導体部材の製造方法は、本実施形態に係るレーザ加工方法を含む。本実施形態に係るレーザ加工方法は、上述したレーザ加工工程を含む。
【0117】
なお、本実施形態では、図２７の（ａ）に示される半導体部材６０Ａや、図２７の（ｂ）に示される半導体部材６０Ｂといったように、半導体部材６０と異なる形状の部材を製造することもできる。引き続いて、これらの半導体部材６０Ａ，６０Ｂを製造する場合の一例について説明する。
【0118】
半導体部材６０Ａは、半導体部材６０と同様に、第１面６０ａ、第２面６０ｂ、及び、外側面６０ｓを含む。さらに、半導体部材６０Ａは、外側面６０ｒを含む。外側面６０ｒは、第１面６０ａ及び第２面６０ｂの法線に対して平行である。外側面６０ｓは、第２面６０ｂに接続されており、外側面６０ｒは第１面６０ａに接続されている。これにより、外側面６０ｓ，６０ｒは、第１面６０ａと第２面６０ｂとを接続している。
【0119】
このような半導体部材６０Ａを製造する場合、図２８に示されるように、上述した改質領域１２及び亀裂１３の形成に加えて、対象物１１に対して改質領域１４及び改質領域１４からＺ方向に沿って延びる亀裂１５をさらに形成することとなる。すなわち、半導体部材６０Ａを形成する場合、レーザ加工工程は、改質領域１２及び亀裂１３を形成するための第１加工工程と、改質領域１４及び亀裂１５を形成するための第２加工工程を含むこととなる。第１加工工程は、上述したとおりである。すなわち、第１加工工程では、ラインＡｃに沿って集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、ラインＡｃに沿って対象物１１に改質領域１２を形成すると共に、改質領域１２から延びる亀裂１３を形成する。亀裂１３は、ＹＺ面Ｅ内において第１面１１ａに向かうにつれてラインＡｃの中心を通る（Ｚ方向に沿った）基準線Ａｚから離れるようにＺ方向に対して傾斜している。なお、図示の例では、改質領域１２として、改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間に介在する別の改質領域１２ｃをさらに形成している。
【0120】
一方、第２加工工程では、ラインＡｃに沿ってレーザ光の集光スポットを対象物１１に対して相対移動させることにより、亀裂１３よりも第１面１１ａ側に改質領域１４を形成すると共に、ＹＺ面Ｅ内において改質領域１４からＺ方向に沿って亀裂１３及び第１面１１ａに向けて延びる亀裂１５を形成する。ここでは、亀裂１５の一端は亀裂１３に至り、亀裂１５の他端は第１面１１ａに至っている。また、ここでは、Ｚ方向に並ぶ２つの改質領域１４を形成している。なお、図２８の（ａ）では、所望する亀裂１５の延びる方向（ここではＺ方向）をラインＫで示している。
【0121】
以上のように改質領域１２，１４及び亀裂１３，１５が形成された状態において、研削工程及び分離工程を実施することにより、亀裂１３，１５を境界として対象物１１の一部を分離し、半導体部材６０Ａが得られる。亀裂１３は、半導体部材６０Ａの外側面６０ｓを規定し、亀裂１５は、半導体部材６０Ａの外側面６０ｒを規定する。なお、第１加工工程では、ＹＺ面Ｅ内において第１面１１ａに向かうにつれてラインＡｃの中心を通る（Ｚ方向に沿った）基準線Ａｚから近づくようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１３を形成してもよい。
【0122】
図２７の（ｂ）に示される半導体部材６０Ｂは、半導体部材６０Ａと同様に、第１面６０ａ、第２面６０ｂ、外側面６０ｓ、及び、外側面６０ｒを含む。さらに、半導体部材６０Ｂは、外側面６０ｍを含む。外側面６０ｍは、第１面６０ａ及び第２面６０ｂの法線に対して傾斜した傾斜面である。外側面６０ｍの傾斜の方向は、外側面６０ｓの傾斜の方向と反対である。半導体部材６０Ｂでは、外側面６０ｓは第２面６０ｂに接続されており、外側面６０ｍは第１面６０ａに接続されており、外側面６０ｒは外側面６０ｓ及び外側面６０ｍに接続されている。これにより、外側面６０ｓ，６０ｒ，６０ｍは、第１面６０ａと第２面６０ｂとを接続している。
【0123】
このような半導体部材６０Ｂを製造する場合、図２９に示されるように、上述した改質領域１２，１４及び亀裂１３，１５の形成に加えて、対象物１１に対して改質領域１６及び改質領域１６から斜めに延びる亀裂１７をさらに形成することとなる。すなわち、半導体部材６０Ｂを形成する場合、レーザ加工工程は、改質領域１２及び亀裂１３を形成するための第１加工工程と、改質領域１４及び亀裂１５を形成するための第２加工工程とに加えて、改質領域１６及び亀裂１７を形成するための第３加工工程をさらに含むこととなる。
【0124】
第１加工工程及び第２加工工程は上述したとおりである。一方、第３加工工程では、ラインＡｃに沿ってレーザ光の集光スポットを対象物１１に対して相対移動させることにより、亀裂１３と亀裂１５との交点よりも第１面１１ａ側に改質領域１６を形成すると共に、改質領域１６から亀裂１５に向けて延びる亀裂１７を形成する。亀裂１７は、ＹＺ面Ｅ内において、第１面１１ａに向かうにつれて基準線Ａｚに近づくようにＺ方向に対して傾斜している。このように、ＹＺ面Ｅ内での亀裂１７の傾斜の方向は、亀裂１３の傾斜の方向と反対である。ここでは、亀裂１７の一端は亀裂１５に至り、亀裂１７の他端は第１面１１ａに至っている。また、ここでは、ＹＺ面Ｅ内に並ぶ２つの改質領域１６を形成している。なお、図２９の（ａ）では、所望する亀裂１７の延びる方向をラインＫで示している。
【0125】
以上のように改質領域１２，１４，１６及び亀裂１３，１５，１７が形成された状態において、研削工程及び分離工程を実施することにより、亀裂１３，１５，１７を境界として対象物１１の一部を分離し、半導体部材６０Ｂが得られる。亀裂１３は、半導体部材６０Ｂの外側面６０ｓを規定し、亀裂１５は、半導体部材６０Ｂの外側面６０ｒを規定し、亀裂１７は、半導体部材６０Ｂの外側面６０ｍを規定する。
【0126】
なお、対象物１１における半導体部材６０Ｂに相当する一部は、Ｚ方向について中心側が相対的に大径となる形状を有している。したがって、分離工程では、対象物１１の形状を維持したまま半導体部材６０Ｂに相当する一部を対象物１１から抜き出すことが困難である。よって、この場合には、分離工程の前に、対象物１１を複数の部分に切断するための加工が必要となる。そのために、図３０の（ａ）に示されるように、Ｚ方向からみて、それぞれのラインＡｃから対象物１１の外縁に至るようにラインＡｓが設定されている。
【0127】
ラインＡｓは、ラインＡｃと接続されることによって、Ｚ方向からみたときに対象物１１がラインＡｓとラインＡｃとによって複数の部分に区画されるように設定されている。そして、分離工程の前に、ラインＡｓに沿って改質領域及び亀裂を形成しておく。これにより、分離工程では、ラインＡｓに沿って形成された改質領域及び亀裂を境界として対象物１１が切断されることとなり、対象物１１から容易に半導体部材６０Ｂを分離することが可能となる。
【0128】
なお、以上の例では研削工程を実施する場合について説明したが、研削工程は必須ではない。例えば、ＹＺ面内において、改質領域１２，１４，１６を対象物１１のＺ方向の全体にわたるようにＺ方向に配列して形成すると共に、それらの改質領域１２，１４，１６にわたるように亀裂１３，１５，１７を形成する。そして、外力を印加することにより、改質領域１２，１４，１６及び亀裂１３，１５，１７を境界として対象物１１を分割して半導体部材６０Ｂを取得する。得られた半導体部材６０Ｂは、外側面６０ｓ，６０ｒ，６０ｍに露出する改質領域（改質領域１２，１４，１６の一部）を含むこととなる。この場合には、半導体部材６０Ｂに対してエッチングを施すことにより、外側面６０ｓ，６０ｒ，６０ｍに露出する改質領域を除去してもよい。
【0129】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体部材の製造方法（レーザ加工方法）、及び、レーザ加工装置１では、第１実施形態と同様に、集光スポットＣ２をＹ方向にシフトさせ、且つ、集光スポットＣ２のビーム形状を制御することにより、少なくとも亀裂１３ｂをＹＺ面Ｅ内において当該シフト方向に傾斜した斜め亀裂とすることができる。すなわち、斜め亀裂を形成可能である。
【0130】
また、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、円形状に延びるラインＡｃに沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、当該ラインＡｃに沿って対象物１１に改質領域１２及び亀裂１３を形成する。このとき、ラインＡｃに交差する交差面（ＹＺ面Ｅ）内において、Ｚ方向に対して傾斜した亀裂１３を形成する。そして、当該亀裂１３を境界として対象物１１の一部を分離することにより、半導体部材６０を形成する。これにより、亀裂１３によって規定される傾斜面を外側面６０ｓとして含む半導体部材６０が得られる。この傾斜した外側面６０ｓは、例えば、半導体部材６０の搬送時に、半導体部材６０の表裏面（第１面６０ａ及び第２面６０ｂ）を保護しつつ（表裏面に触れずに）半導体部材６０を保持するためのベベルとして利用され得る。このように、本実施形態に係る半導体部材の製造方法によれば、レーザ加工によってベベルを有する半導体部材６０を形成可能である。
【0131】
また、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、対象物１１には、複数のラインＡｃが設定されており、レーザ加工工程では、複数のラインＡｃのそれぞれに沿って集光スポットＣを相対移動させることにより、複数のラインＡｃのそれぞれに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成する。そして、分離工程では、複数のラインＡｃのそれぞれに沿って対象物１１の一部を分離することにより、対象物１１から複数の半導体部材６０を形成する。このように、１つの対象物１１から複数の半導体部材６０を製造する場合でも、それぞれの半導体部材６０にベベルを形成可能である。
【0132】
また、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、レーザ加工工程は、ラインＡｃに沿って集光スポットを対象物１１に対して相対移動させることにより、亀裂１３よりも第１面１１ａ側に改質領域１４を形成すると共に、改質領域１４から亀裂１３に向けて延びる亀裂１５を形成する第２加工工程を含んでもよい。また、第１加工工程ではＹＺ面Ｅ内において、第１面１１ａに向かうにつれてラインＡｃの中心を通る基準線Ａｚから離れるようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１３を形成し、第２加工工程では、ＹＺ面Ｅにおいて、Ｚ方向に沿って延びる亀裂１５を形成してもよい。この場合、亀裂１３によって規定される傾斜面（外側面６０ｓ）と、亀裂１５によって規定される垂直面（外側面６０ｒ）とを含む半導体部材６０Ａを形成できる。
【0133】
さらに、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、レーザ加工工程は、ラインＡｃに沿って集光スポットを対象物１１に対して相対移動させることにより、亀裂１３と亀裂１５との交点よりも第１面１１ａ側に改質領域１６を形成すると共に、改質領域１６から亀裂１５に向けて延びる亀裂１７を形成する第３加工工程を含むことができる。そして、第３加工工程では、ＹＺ面Ｅ内において、第１面１１ａに向かうにつれて基準線Ａｚに近づくようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１７を形成してもよい。この場合、亀裂１３によって規定される傾斜面（外側面６０ｓ）と、亀裂１５によって規定される垂直面（外側面６０ｒ）と、亀裂１７によって規定される別の傾斜面（外側面６０ｍ）とを含む半導体部材６０Ｂを形成できる。
【0134】
なお、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、レーザ加工工程は、ラインＡｃに沿って集光スポットを対象物１１に対して相対移動させることにより、亀裂１３よりも第１面１１ａ側に改質領域１４を形成すると共に、改質領域１４から亀裂１３に向けて延びる亀裂１５を形成する第２加工工程を含む。そして、第１加工工程では、ＹＺ面Ｅ内において、第１面１１ａに向かうにつれて基準線Ａｚに近づくようにＺ方向に対して傾斜する亀裂１３を形成し、第２加工工程では、ＹＺ面Ｅ内において、Ｚ方向に沿って延びる亀裂１５を形成してもよい。この場合、亀裂１３によって規定される傾斜面（外側面６０ｓ）と、亀裂１５によって規定される垂直面（外側面６０ｒ）とを外側面として含む半導体部材６０Ａを形成できる。
【0135】
また、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、レーザ加工工程と分離工程との間において、Ｚ方向に沿って対象物１１を研削することにより、対象物１１から改質領域１２等を除去する研削工程をさらに備えてもよい。或いは、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、分離工程の後に、Ｚ方向に沿って半導体部材６０を研削することにより、半導体部材６０から改質領域１２等を除去する研削工程をさらに備えてもよい。この場合、改質領域１２が除去された半導体部材６０を得ることができる。
【0136】
なお、図３０の（ｂ）に示されるように、対象物１１に対して単一の（円形状の）ラインＡｃが設定されてもよい。ここでは、Ｚ方向からみたときの対象物１１の外形は円形状である。また、Ｚ方向からみたとき、ラインＡｃは対象物１１の外形よりも小径である。また、ラインＡｃは、Ｚ方向からみて対象物１１の外形と同心となるように対象物１１に設定されている。この場合、レーザ加工工程では、ラインＡｃに沿って集光スポットを相対移動させることにより、ラインＡｃに沿って改質領域１２，１４，１６及び亀裂１３，１５，１７を形成できる。そして、分離工程では、ラインＡｃに沿って対象物１１の一部を分離することにより、対象物１１から１つの半導体部材６０を形成してもよい。このように、１つの対象物１１から１つの半導体部材６０を製造する場合でも、その半導体部材６０にベベルを形成可能である。
［第３実施形態］
［第３実施形態］
【0137】
引き続いて、第３実施形態に係る半導体部材の製造方法、及びレーザ加工装置について説明する。まず、概略について説明する。図３１は、第３実施形態に係る対象物を示す図である。図３１の（ａ）は平面図であり、図３１の（ｂ）は図３１の（ａ）のXXXb－XXXb線に沿っての断面図である。図３１に示される対象物１１は、例えば半導体を含む。対象物１１は、一例として半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）である。対象物１１は、第１面１１ａと第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを含む。
【0138】
対象物１１には、第１面１１ａ及び第２面１１ｂに平行な複数のラインＡが切断予定ラインとして設定されている。ラインＡは、格子状に設定されていてもよいが、ここでは、互いに平行に一方向に延びる複数のラインＡを図示している。ラインＡは、例えば仮想的な線である。対象物１１は、第１面１１ａを含む第１領域１１Ａと、第２面１１ｂを含む第２領域１１Ｂと、を含む。なお、図中のラインＧは第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとの境界を示す仮想的な線である。第１領域１１Ａは、研削予定領域である。
【0139】
また、対象物１１は、第２面１１ｂに形成された半導体構造部Ｎを含む。半導体構造部Ｎは、ラインＡに沿って対象物１１を切断することにより得られる個々の半導体部材を半導体素子として機能させるための構造を有している。したがって、ラインＡは、半導体構造部Ｎの間を通るように設定されている。対象物１１は、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むように、第２面１１ｂ側において保持部材Ｔに保持されステージ２に支持される。保持部材Ｔは、例えば伸縮性を有するテープである。
【0140】
本実施形態では、このような対象物１１に対して、ラインＡのそれぞれに沿ってレーザ光Ｌの集光スポットＣを相対移動させながらレーザ光Ｌを照射して、ラインＡのそれぞれに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成する。このとき、集光スポットＣは、Ｘ方向に相対移動される。すなわち、ここでは、Ｘ方向を加工進行方向とする。本実施形態では、この加工進行方向であるＸ方向に交差（直交）する交差面（ＹＺ面Ｅ）内において、Ｚ方向に対してＹ方向に傾斜した部分を含む亀裂１３を形成する。
【0141】
引き続いて、本実施形態に係る半導体部材の製造方法、及び、レーザ加工装置を具体的に説明する。図３２に示されるように、この方法では、まず、上記のような対象物１１を用意すると共に、対象物１１を、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むように、且つ、ラインＡがＸ方向に沿うように、ステージ２により支持する。その状態において、まず、１つのラインＡに対して、対象物１１にレーザ光Ｌの集光スポットＣ（レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の集光スポットＣ１，Ｃ２，Ｃ３）を形成すると共に、集光スポットＣを対象物１１に対して相対移動させることにより、対象物１１のレーザ加工を行うレーザ加工工程を実施する。
【0142】
より具体的には、レーザ加工工程では、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａに交差するＺ方向についての集光スポットＣ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、第１面１１ａに沿うＸ方向に延びるラインＡに沿って集光スポットＣ１を相対移動させることにより、改質領域（第１改質領域）１２ａ及び改質領域１２ａから延びる亀裂（第１亀裂）１３ａを対象物１１に形成すると共に、Ｚ方向についての集光スポットＣ３の位置を第１Ｚ位置Ｚ３に設定しつつ、ラインＡに沿って集光スポットＣ３を相対移動させることにより、改質領域（第１改質領域）１２ｃ及び改質領域１２ｃから延びる亀裂（第１亀裂）１３ｃを対象物１１に形成する第１形成工程を実施する。
【0143】
第１Ｚ位置Ｚ３は、第１Ｚ位置Ｚ１よりも第１面１１ａ側の位置である。また、ここでは、第１Ｚ位置Ｚ１が第２領域１１Ｂに設定されると共に、第１Ｚ位置Ｚ３が研削予定領域である第１領域１１Ａに設定される。ただし、第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３の一は、その両方を第１領域１１Ａに設定されてもよいし、第２領域１１Ｂに設定されてもよく、対象物１１の研削後に改質領域１２ａ，１２ｃを残存させるか否かの要求に応じて任意に設定され得る。
【0144】
このように、本実施形態では、第１形成工程において、Ｚ方向の位置が互いに異なる複数の第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３のそれぞれに集光スポットＣ１，Ｃ３を形成して相対移動させることにより、ラインＡに交差する交差面（ＹＺ面Ｅ）内においてＺ方向に配列された複数の改質領域１２ａ，１２ｃを形成すると共に、複数の改質領域１２ａ，１２ｃにわたるように亀裂１３ａ，１３ｃを形成することとなる。また、第１形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットＣ１，Ｃ３の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定すると共に、ＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に沿うように、且つ、第２面１１ｂに到達するように亀裂１３ａ，１３ｃを形成する。これらの亀裂１３ａ，１３ｃは、一例として、対象物１１の主要劈開面に沿っている。
【0145】
続いて、図３３に示されるように、レーザ形成工程では、第１形成工程の後に、レーザ光Ｌ２のＺ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｚ位置Ｚ３よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡに沿って集光スポットＣ２を相対移動させることにより、改質領域（第２改質領域）１２ｂ及び改質領域１２ｂから延びる亀裂（第２亀裂）１３ｂを形成する第２形成工程を実施する。ここでは、上記のように第１Ｚ位置Ｚ３が研削予定領域である第１領域１１Ａに設定されることから、第２Ｚ位置Ｚ２も第１領域１１Ａに設定される。特に、ここでは、亀裂１３ｂが第１領域１１Ａ内に形成されるように第２Ｚ位置Ｚ２が設定される。
【0146】
また、第２形成工程では、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を、集光スポットＣ１，Ｃ３の第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定し、ＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に対して傾斜するように亀裂１３ｂを形成する。より具体的には、第２形成工程では、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させることにより、ＹＺ面Ｅ内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂１３ｂを形成する。さらに、第２形成工程では、ＹＺ面Ｅ内において対象物１１の劈開面に対して傾斜するように亀裂１３ｂを形成する。
【0147】
これらの第１形成工程及び第２形成工程を含むレーザ加工工程は、例えば、第１実施形態と同様に、レーザ加工装置１の制御部６がレーザ加工装置１の各部を制御することにより行うことができる。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、制御部６が、空間光変調器７及び駆動部４，５を制御することによって、Ｚ方向についての集光スポットＣ１，Ｃ３の位置を第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３に設定しつつ、ラインＡに沿って集光スポットＣ１，Ｃ３を相対移動させることにより、改質領域１２ａ，１２ｃ及び亀裂１３ａ，１３ｃを対象物１１に形成する第１形成処理と、Ｚ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡに沿って集光スポットＣ２を相対移動させることにより、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成する第２形成処理と、を実施することとなる。
【0148】
また、第１形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ１，Ｃ３の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。第２形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光スポットＣ２の位置を第１Ｙ位置Ｙ１からシフトした第２Ｙ位置Ｙ２に設定すると共に、空間光変調器７に表示させる変調パターンの制御によって、ＹＺ面Ｅ内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも集光スポットＣ２の中心よりも第１面１１ａ側において当該シフトの方向に傾斜する傾斜形状となるようにレーザ光Ｌ２を変調させる。なお、ビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、上述したとおりである。なお、第１形成工程（第１形成処理）において、レーザ光Ｌ１による改質領域１２ａ及び亀裂１３ａの形成と、レーザ光Ｌ３による改質領域１２ｃ及び亀裂１３ｃの形成とは、同時に実施されてもよいし（多焦点加工）、順番に実施されてもよい（シングルパス加工）。
【0149】
さらに、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に分岐させるための分岐パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、対象物１１に設定された一のラインＡに対して、第１形成工程（第１形成処理）と第２形成工程（第２形成処理）とを同時に実施してもよい。この場合、レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうちのレーザ光Ｌ２のみに対してコマ収差を発生させるように変調パターンを合成することにより、集光スポットＣ１，Ｃ２，Ｃ３のうちの集光スポットＣ２のみを傾斜形状とすることが可能である。
【0150】
本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、以上のレーザ加工工程を全てのラインＡに対して実施する。これにより、図３４の（ａ）に示されるように、全てのラインＡに沿って、改質領域１２及び亀裂１３が形成される。なお、亀裂１３ｂと亀裂１３ｃとは、互いにつながっていなくてもよいし、互いにつながっていてもよい。
【0151】
その後、本実施形態に係る半導体部材の製造方法では、図３４の（ｂ）に示されるように、第１面１１ａ側から対象物１１を研削して第１領域１１Ａを除去することにより、少なくともＺ方向に対して斜めに延びる亀裂１３ｂを対象物１１から除去する。ここでは、亀裂１３ｂに加えて、改質領域１２ｂ，１２ｃも除去される。
【0152】
これにより、残存する第２領域１１Ｂとしての半導体部材７０が得られる。半導体部材７０は、第２面１１ｂと、第２面１１ｂの反対側の面であって、研削により形成される新たな第１面７０ａを含む。半導体部材７０には、少なくとも新たな第１面７０ａから第２面１１ｂにわたる亀裂１３が形成されている（ここでは、改質領域１２ａが残存されている）。したがって、この後の工程において、保持部材Ｔを拡張することにより、亀裂１３を境界として半導体部材７０を複数の別の半導体部材に分離することが可能である。以上の半導体部材の製造方法は、本実施形態に係るレーザ加工方法を含む。本実施形態に係るレーザ加工方法は、上述したレーザ加工工程を含む。
【0153】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体部材の製造方法（レーザ加工方法）、及び、レーザ加工装置１では、第１実施形態と同様に、集光スポットＣ２をＹ方向にシフトさせ、且つ、集光スポットＣ２のビーム形状を制御することにより、少なくとも亀裂１３ｂをＹＺ面Ｅ内において当該シフト方向に傾斜した斜め亀裂とすることができる。すなわち、斜め亀裂を形成可能である。
【0154】
また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１形成工程にて、Ｘ方向に沿うラインＡに沿ってレーザ光Ｌ１，Ｌ３の集光スポットＣ１，Ｃ３を相対移動させて、改質領域１２ａ，１２ｃを対象物１１に形成すると共に、改質領域１２ａ，１２ｃから延びる亀裂１３ａ，１３ｃを対象物１１の第２面１１ｂに到達するように対象物１１に形成する。このとき、集光スポットＣ１，Ｃ３のＺ方向についての位置を第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３とする。また、このとき、Ｘ方向に交差するＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に沿うように亀裂１３ａ，１３ｃを形成する。
【0155】
その後、第２形成工程にて、レーザ光Ｌ２の集光スポットＣ２のＺ方向の位置を第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３よりも第１面１１ａ側の第２Ｚ位置Ｚ２に設定しつつ、ラインＡに沿って集光スポットＣ２を相対移動させ、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを対象物１１に形成する。このとき、集光スポットＣ２のＹ方向の位置を第１形成工程と比較してＹ方向にシフトさせ、ＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に対して傾斜するように亀裂１３ｂを形成する。本発明者の知見によれば、このようにすると、亀裂１３ｃがＺ方向に沿って第１面１１ａ側に伸展しようとしたときに、亀裂１３ｂに接続されて伸展が止められるのである。よって、この方法によれば、亀裂１３の伸展を抑制可能である。
【0156】
また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、対象物１１は、第１面１１ａを含む研削予定領域（第１領域１１Ａ）が設定されており、第１形成工程では、第１Ｚ位置Ｚ１を研削予定領域よりも第２面１１ｂ側に設定する。そして、第２形成工程では、亀裂１３ｂが研削予定領域の内部に形成されるように第２Ｚ位置Ｚ２を設定する。このため、研削予定領域の研削によって亀裂１３ｂが除かれることにより、傾斜した亀裂の影響が低減される。
【0157】
また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第２形成工程では、ＹＺ面Ｅ内において対象物１１の劈開面に対して傾斜するように亀裂１３ｂを形成する。この場合、より確実に亀裂の伸展を抑制可能である。
【0158】
また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１形成工程では、Ｚ方向の位置が互いに異なる複数の第１Ｚ位置Ｚ１，Ｚ３のそれぞれに集光スポットＣ１，Ｃ３を形成して相対移動させることにより、ＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に配列された複数の改質領域１２ａ，１２ｃを形成すると共に、複数の改質領域１２ａ，１２ｃにわたるように亀裂１３ａ，１３ｃを形成する。このため、Ｚ方向により長い亀裂１３ａ，１３ｃを形成することにより、より厚い対象物１１の加工を好適に行うことができる。
【0159】
また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１形成工程では、第２面１１ｂに到達するように亀裂１３ａを形成してもよい。このように、亀裂１３ａが第２面１１ｂに到達している場合には、意図せず亀裂が伸展しやすいため、亀裂の伸展を抑制することがより有効である。
【0160】
さらに、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１形成工程及び第２形成工程は、レーザ光Ｌを分岐させることにより、対象物１１に設定された一のラインＡに対して同時に実施されてもよい。このように、第１形成工程と第２形成工程とを同時に実施する場合であっても、斜め亀裂を形成可能である。
【0161】
さらに、本実施形態に係る半導体部材の製造方法は、半導体を含む対象物１１から半導体部材７０を製造する半導体部材の製造方法であって、上記のレーザ加工方法が備えるレーザ加工工程を実施した後に、第１面１１ａ側から対象物１１を研削して少なくとも亀裂１３ｂを対象物１１から除去することにより、対象物１１から半導体部材７０を形成する。この製造方法では、上記のレーザ加工方法のレーザ加工工程が実施される。したがって、意図しない亀裂の伸展が抑制される。このため、レーザ加工工程の後に対象物を研削する際に、チッピングの発生が抑制される。また、研削を行う場所への搬送が容易となる。
【0162】
なお、上記の例では、第１形成工程において、第２面１１ｂに到達するように亀裂１３ａを形成する場合について説明した。しかしながら、亀裂１３ａは、第２面１１ｂに到達していなくもよい。この場合、第２形成工程で改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂを形成することにより亀裂１３ａが第２面１１ｂ側に伸展して第２面１１ｂに到達する場合もあるし、研削工程で対象物１１を研削することにより亀裂１３ａが第２面１１ｂ側に伸展して第２面１１ｂに到達する場合もある。
【0163】
また、上記の例では、Ｚ方向に対して斜めに延びる亀裂１３ｂの起点となる改質領域１２ｂが、Ｚ方向に沿って延びる亀裂１３ａ，１３ｃの起点となる改質領域１２ａ，１２ｃよりも、レーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａ側に位置する場合を挙げた。しかしながら、改質領域１２ｂ及び亀裂１３ｂは、改質領域１２ａ，１２ｃ及び亀裂１３ａ，１３ｃよりも第２面１１ｂ側に位置していてもよい。すなわち、第２形成工程では、第２Ｚ位置Ｚ２を、第１Ｚ位置Ｚ１よりも第２面１１ｂ側に設定することもできる。この場合、ＹＺ面内での集光スポットＣ２のビーム形状が、少なくとも中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、集光スポットＣ２の第２Ｙ位置Ｙ２から集光スポットＣ１の第１Ｙ位置Ｙ１に向かう方向に傾斜するように制御することにより、Ｚ方向に対して当該方向に傾斜した亀裂１３ｂを形成できる。
【0164】
以上の実施形態は、本開示の一側面の一側面を説明したものである。したがって、本開示の一側面は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変更され得る。
【0165】
例えば、ＹＺ面Ｅ内においてＺ方向に並んで形成する改質領域１２の数は、対象物１１の厚さや亀裂１３の所望する伸展量等に応じて任意に設定され得る。
【0166】
また、レーザ光Ｌを変調するための変調パターンは、上記の例に限定されず、集光スポットＣのビーム形状を傾斜形状とし得る任意のものを採用できる。
【0167】
また、上記各実施形態は、互いに任意に組み合わせて、或いは一部を互いに交換して適用され得る。例えば、第２実施形態のように、円形状のラインＡｃに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成する場合に、第３実施形態のように亀裂１３の伸展を抑制するための構成を採用してもよい。
【0168】
さらに、上記実施形態では、対象物１１が、テープ等の保持部材Ｔを介して保持される例を挙げたが、対象物１１は、例えばシリコン基板やガラス基板等が張り合わされて保持されてもよい。対象物１１の一面に回路等が形成されている場合には、その回路面同士を貼り合わせることもできる。
【0169】
１…レーザ加工装置、４，５…駆動部（移動部）、６…制御部、７…空間光変調器、１１…対象物、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…改質領域、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…亀裂、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…集光スポット、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レーザ光、３１…光源、３３…集光レンズ。
【産業上の利用可能性】
【0170】
対象物に斜め亀裂を形成可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【0171】
１…レーザ加工装置、４，５…駆動部（移動部）、６…制御部、７…空間光変調器、１１…対象物、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…改質領域、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…亀裂、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…集光スポット、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レーザ光、３１…光源、３３…集光レンズ。
【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】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
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【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】