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特許7629926レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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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、及び、レーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

H01L 21/301 20060101AFI20250206BHJP

H01L 21/304 20060101ALI20250206BHJP

B23K 26/073 20060101ALI20250206BHJP

B23K 26/067 20060101ALI20250206BHJP

B23K 26/53 20140101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/78 R

H01L21/304 601Z

B23K26/073

B23K26/067

B23K26/53

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022536136

(86)(22)【出願日】2021-03-29

(86)【国際出願番号】 JP2021013420

(87)【国際公開番号】W WO2022014107

(87)【国際公開日】2022-01-20

【審査請求日】2023-11-13

(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

(31)【優先権主張番号】P 2020217750

(32)【優先日】2020-12-25

(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

(72)【発明者】

【氏名】佐野いく

(72)【発明者】

【氏名】杉浦銀治

【審査官】湯川洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０８９７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３８９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０１４７２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０１７４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６９５３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ２１／３０４

Ｂ２３Ｋ２６／０７３

Ｂ２３Ｋ２６／０６７

Ｂ２３Ｋ２６／５３

(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向けて前記レーザ光を照射するための照射部と、
前記レーザ光の集光領域を前記対象物に対して相対移動させるための移動部と、
前記移動部及び前記照射部を制御するための制御部と、
を備え、
前記対象物は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、前記一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、前記別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、前記（１００）面が前記レーザ光の入射面となるように前記支持部に支持され、
前記対象物には、前記入射面に交差するＺ方向からみて、円弧状の第１領域と前記第１領域との境界を有する円弧状の第２領域とを含む円環状のラインが設定されており、
前記照射部は、前記Ｚ方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、前記レーザ光を成形する成形部を有し、
前記制御部は、
前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインのうちの前記第１領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第１領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記対象物の前記入射面と反対側の反対面に向けて前記Ｚ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第１加工処理と、
前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインのうちの前記第２領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第２領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記反対面に向けて延びる前記斜め亀裂を形成する第２加工処理と、
を実行し、
前記第１加工処理及び前記第２加工処理では、前記制御部は、前記成形部を制御することによって、前記集光領域の前記長手方向が、前記第１結晶方位及び前記第２結晶方位のうち、前記集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに前記加工進行方向に対して傾斜するように、前記レーザ光を成形すると共に、前記移動部を制御することによって、前記第１加工処理と前記第２加工処理とで前記加工進行方向の順逆を同一とし、
前記第２結晶方位と前記ラインとが直交する点を０°とし、前記第１結晶方位と前記ラインとが直交する点を９０°とし、前記ラインにおける前記０°と前記９０°との中間の点を４５°としたときに、前記第１領域及び前記第２領域のうち、前記Ｚ方向からみて、前記長手方向の傾斜の向きが前記加工進行方向に対して前記斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が前記４５°の点を含むように、前記第１領域と前記第２領域との前記境界が設定される、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記一方は、前記第１領域及び前記第２領域のうちの他方よりも長い、
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、前記Ｚ方向に沿って前記反対面側から順に配列された第１部分及び第２部分を含み、
前記制御部は、前記第１部分に対して、前記加工進行方向の順逆を同一としつつ前記第１加工処理及び前記第２加工処理を実行すると共に、前記第２部分に対して、前記第１加工処理及び前記第２加工処理と異なる別加工処理を実行し、
前記別加工処理では、前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することによって、前記ラインの全体にわたって前記加工進行方向の順逆を同一としつつ前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記改質領域及び当該改質領域から前記Ｚ方向に沿って延びる亀裂を形成する、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記別加工処理では、前記制御部は、前記成形部を制御することによって、前記集光領域の前記長手方向が前記加工進行方向に沿うように前記レーザ光を成形する、
請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記対象物は、別の部材に接合された接合領域を含み、
前記第１加工処理及び前記第２加工処理では、前記制御部は、前記入射面から前記反対面に向かうにつれて前記接合領域の内側の位置から前記接合領域の外縁に向かうように傾斜した前記斜め亀裂を形成する、
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】

前記第１加工処理及び前記第２加工処理では、前記制御部は、
前記Ｚ方向についての前記集光領域の位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、前記ラインに沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記改質領域としての第１改質領域及び前記第１改質領域から延びる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領域の位置を前記第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領域を相対移動させることにより、前記改質領域としての第２改質領域及び前記第２改質領域から延びる亀裂を形成する第２形成処理と、を実行し、
前記第１形成処理では、前記制御部は、前記加工進行方向及び前記Ｚ方向に交差するＹ方向についての前記集光領域の位置を第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領域の位置を前記第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、前記成形部の制御によって、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ面内での前記集光領域の形状が、少なくとも前記集光領域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成形することにより、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斜め亀裂を形成する、
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】

前記成形部は、前記レーザ光を変調パターンに応じて変調することにより前記レーザ光を成形するための空間光変調器を含み、
前記照射部は、前記空間光変調器からの前記レーザ光を前記対象物に向けて集光するための集光レンズを含み、
前記第２形成処理では、前記制御部は、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、前記集光領域の形状が前記傾斜形状となるように前記レーザ光を変調することにより前記レーザ光を成形する、
請求項６に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

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、前記集光領域の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７に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

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、前記集光領域の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７又は８に記載のレーザ加工装置。

【請求項10】

前記第２形成処理では、前記制御部は、前記加工進行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、前記集光領域の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７～９のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項11】

前記変調パターンは、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に交差するＸ方向と前記Ｙ方向とを含むＸＹ面内における前記集光領域の形状を、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、前記集光領域の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７～１０のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項12】

前記第２形成処理では、前記制御部は、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領域の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７～１１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項13】

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、
前記対象物に設定されたラインのうちの第１領域に沿って前記レーザ光の集光領域を相対移動させることにより、前記第１領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記対象物の前記レーザ光の入射面と反対側の反対面に向けて前記入射面に交差するＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第１加工工程と、
前記ラインのうちの第２領域に沿って前記集光領域を相対移動させることにより、前記第２領域に沿って前記対象物に前記改質領域を形成すると共に、当該改質領域から前記反対面に向けて延びる前記斜め亀裂を形成する第２加工工程と、
を備え、
前記対象物は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、前記一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、前記別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、前記（１００）面が前記入射面とされ、
前記対象物には、前記Ｚ方向からみて、円弧状の前記第１領域と前記第１領域との境界を有する円弧状の前記第２領域とを含む円環状の前記ラインが設定されており、
前記第１加工工程及び前記第２加工工程では、
前記Ｚ方向からみたときに前記集光領域が長手方向を有するように、且つ、前記集光領域の前記長手方向が、前記第１結晶方位及び前記第２結晶方位のうち、前記集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに前記加工進行方向に対して傾斜するように、前記レーザ光を成形すると共に、前記第１加工工程と前記第２加工工程とで前記加工進行方向の順逆を同一とし、
前記第２結晶方位と前記ラインとが直交する点を０°とし、前記第１結晶方位と前記ラインとが直交する点を９０°とし、前記ラインにおける前記０°と前記９０°との中間の点を４５°としたときに、前記第１領域及び前記第２領域のうち、前記Ｚ方向からみて、前記長手方向の傾斜の向きが前記加工進行方向に対して前記斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が前記４５°の点を含むように、前記第１領域と前記第２領域との前記境界が設定される、
レーザ加工方法。

【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、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

【文献】特開２０２０－０６９５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハからその外縁部分を不要部分として除去するトリミング加工が実施される場合がある。しかし、対象物からその外縁部分を除去するために、対象物の外縁の内側において環状に延在するラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、当該ラインに沿って改質領域を形成すると、外縁部分が除去されて形成される対象物のトリム面の品質が場所によって低下するおそれがあることが分かった。

【0005】

一方、本発明者の知見によれば、トリミング加工の際に、対象物のレーザ光の入射面側から、その反対側の面に至るように改質領域から亀裂を伸展させる場合、対象物の厚さ方向に沿って鉛直方向に亀裂を伸展させるのではなく、厚さ方向に傾斜するように斜めに亀裂を伸展させる要求がある。これは、例えば、厚さ方向に沿って亀裂を伸展させた場合、厚さ方向に沿って対象物の直下に配置された別の対象物（例えば、対象物としてのウェハに張り合わされた別のウェハ）に至ってしまうこと抑制するためである。すなわち、本発明者は、上記技術分野にあって、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とする要求があるとの新たな知見を得た。

【0006】

そこで、本開示の一側面は、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めることにより、次のような知見を得ている。すなわち、まず、対象物が、（１００）面を主面とし、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を有するウェハである場合、第１結晶方位及び第２結晶方位のうち加工進行方向（集光点の相対移動の方向）との間の角度が大きい一方に近づくように、加工進行方向に対して傾斜するようにビーム形状を成形することにより、外側面の品質の低下を抑制できるのである（例えば、上記の特許文献２参照）。

【0008】

より具体的には、改質領域から延びる亀裂が、例えば第１結晶方位に引っ張られる場合に、ビーム形状を長尺状にすると共に、その長手方向の向きを加工進行方向の向きにするのではなく、加工進行方向に対して第１結晶方位側とは反対側の第２結晶方位に近づくように傾斜させる。これにより、結晶方位（結晶軸）による亀裂伸展力に対して、ビーム形状を長尺状にしたことによる亀裂伸展力が打ち消すように作用し、亀裂が加工進行方向に精度よく沿って伸びるようになると考えられる。

【0009】

また、改質領域から延びる亀裂が、例えば第２結晶方位に引っ張られる場合には、ビーム形状を長尺状にすると共に、その長手方向の向きを加工進行方向の向きにするのではなく、加工進行方向に対して第２結晶方位側とは反対側の第１結晶方位に近づくように傾斜させる。これにより、結晶方位による亀裂伸展力に対して、ビーム形状を長尺状にしたことによる亀裂伸展力が打ち消すように作用し、亀裂が加工進行方向ＢＤに精度よく沿って伸びるようになると考えられる。これらの結果、トリム面の品質低下が抑制されると考えられる。

【0010】

一方、本発明者は、上記知見に基づいてさらなる研究を進めることにより、加工進行方向と結晶構造とに基づいてビーム形状の長手方向の向きを上記のとおり設定した場合であっても、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向との関係によっては、トリム面の品質低下のさらなる抑制の余地があることを発見した。すなわち、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが、加工進行方向に対して同じ側にある場合にはトリム面の品質が相対的に良好である一方で、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが、加工進行方向に対して互いに逆側となる場合には、トリム面の品質が相対的に良好でない場合があるのである。

【0011】

特に、加工進行方向を規定するラインと第２結晶方位とが直交する点を０°とし、当該ラインと第１結晶方位とが直交する点を９０°とし、当該ラインにおける０°と９０°との中間の点を４５°としたとき、４５°の点の加工の際に、ビーム形状の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。本開示の一側面は、以上のような知見に基づいてなされたものである。

【0012】

すなわち、本開示の一側面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向けてレーザ光を照射するための照射部と、レーザ光の集光領域を対象物に対して相対移動させるための移動部と、移動部及び照射部を制御するための制御部と、を備え、対象物は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、（１００）面がレーザ光の入射面となるように支持部に支持され、対象物には、入射面に交差するＺ方向からみて、円弧状の第１領域と第１領域との境界を有する円弧状の第２領域とを含む円環状のラインが設定されており、照射部は、Ｚ方向からみたときに集光領域が長手方向を有するように、レーザ光を成形する成形部を有し、制御部は、照射部及び移動部を制御することによって、ラインのうちの第１領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第１領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、当該改質領域から対象物の入射面と反対側の反対面に向けてＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第１加工処理と、照射部及び移動部を制御することによって、ラインのうちの第２領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第２領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、改質領域から反対面に向けて延びる斜め亀裂を形成する第２加工処理と、を実行し、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部は、成形部を制御することによって、集光領域の長手方向が、第１結晶方位及び第２結晶方位のうち、集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光を成形すると共に、移動部を制御することによって、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向の順逆を同一とし、第２結晶方位とラインとが直交する点を０°とし、第１結晶方位とラインとが直交する点を９０°とし、ラインにおける０°と９０°との中間の点を４５°としたときに、第１領域及び第２領域のうち、Ｚ方向からみて、長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が４５°の点を含むように、第１領域と第２領域との境界が設定される。

【0013】

或いは、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、対象物に設定されたラインのうちの第１領域に沿ってレーザ光の集光領域を相対移動させることにより、第１領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、当該改質領域から対象物のレーザ光の入射面と反対側の反対面に向けて入射面に交差するＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する第１加工工程と、ラインのうちの第２領域に沿って集光領域を相対移動させることにより、第２領域に沿って対象物に改質領域を形成すると共に、改質領域から反対面に向けて延びる斜め亀裂を形成する第２加工工程と、を備え、対象物は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を含む結晶構造を有すると共に、（１００）面が入射面とされ、対象物には、Ｚ方向からみて、円弧状の第１領域と第１領域との境界を有する円弧状の第２領域とを含む円環状のラインが設定されており、第１加工工程及び第２加工工程では、Ｚ方向からみたときに集光領域が長手方向を有するように、且つ、集光領域の長手方向が、第１結晶方位及び第２結晶方位のうち、集光領域の移動方向である加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光を成形すると共に、第１形成工程と第２形成工程とで加工進行方向の順逆を同一とし、第２結晶方位とラインとが直交する点を０°とし、第１結晶方位とラインとが直交する点を９０°とし、ラインにおける０°と９０°との中間の点を４５°としたときに、第１領域及び第２領域のうち、Ｚ方向からみて、長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が４５°の点を含むように、第１領域と第２領域との境界が設定される。

【0014】

これらの装置及び方法では、対象物は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位と、を含む結晶構造を有する。そして、ここでは、レーザ光の集光領域を相対移動させるラインのうちの第１領域に沿って対象物に改質領域を形成する場合（第１加工処理、第１加工工程）、及び、当該ラインのうちの第２領域に沿って対象物に改質領域を形成する場合（第２加工処理、第２加工工程）のそれぞれにおいて、集光領域の長手方向が、第１結晶方位及び第２結晶方位のうちの加工進行方向との間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向に対して傾斜するように、レーザ光が成形される。このため、上記知見に示されるように、トリム面の品質低下が抑制される。

【0015】

一方、これらの装置及び方法では、第１加工処理及び第２加工処理（第１加工工程及び第２加工工程も同様（以下同様））おいて、改質領域から対象物の入射面と反対側の反対面に向けてＺ方向（入射面に交差する方向）に対して斜めに延びる斜め亀裂を形成する。したがって、上記知見に示されるように、この斜め亀裂の延びる方向と集光領域の長手方向の向きとの関係を考慮する必要がある。特に、４５°の点の加工の際に、集光領域の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。

【0016】

これに対して、これらの装置及び方法では、第１領域と第２領域との間の境界が、第１領域及び第２領域のうちの長手方向の傾斜の向きが加工進行方向に対して斜め亀裂が延びる側と同じ側となる一方が４５°の点を含むように設定される。換言すれば、第１領域及び第２領域のうち、集光領域の長手方向の向きと斜め亀裂の傾斜方向とが加工進行方向に対して互いに逆側となる状態で加工を行う領域が、ラインにおける４５°の点に至らない。したがって、品質低下が抑制される。このように、これらの装置及び方法によれば、対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能である。

【0017】

さらに、これらの装置及び方法では、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向の順逆が同一とされる。したがって、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向の順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光の集光領域の相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0018】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第１領域及び第２領域のうちの一方は、第１領域及び第２領域のうちの他方よりも長くてもよい。このように、第１領域と第２領域との長さを違えて設定してもよい。

【0019】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、対象物は、Ｚ方向に沿って反対面側から順に配列された第１部分及び第２部分を含み、制御部は、第１部分に対して、加工進行方向の順逆を同一としつつ第１加工処理及び第２加工処理を実行すると共に、第２部分に対して、第１加工処理及び第２加工処理と異なる別加工処理を実行し、別加工処理では、制御部は、照射部及び移動部を制御することによって、ラインの全体にわたって加工進行方向の順逆を同一としつつラインに沿って集光領域を相対移動させることにより、ラインに沿って対象物に改質領域及び当該改質領域からＺ方向に沿って延びる亀裂を形成してもよい。この場合、Ｚ方向に沿った亀裂を形成する第２部分では、ラインの全体にわたって加工進行方向の向きが同一とされてレーザ加工が行われる。したがって、第２部分でラインの第１領域と第２領域とで加工進行方向の順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光の集光領域の相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0020】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、別加工処理では、制御部は、成形部を制御することによって、集光領域の長手方向が加工進行方向に沿うようにレーザ光を成形してもよい。この場合、Ｚ方向に沿った亀裂を形成する第２部分では、ラインの第１領域の加工と第２領域の加工との間で集光領域の長手方向と加工進行方向との関係を変化させるようにレーザ光の成形を行う必要がないため、制御部の処理が簡略化される。

【0021】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、対象物は、別の部材に接合された接合領域を含み、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部は、入射面から反対面に向かうにつれて接合領域の内側の位置から接合領域の外縁に向かうように傾斜した斜め亀裂を形成してもよい。この場合、斜め亀裂を境界として対象物の一部を対象物から除去し、対象物の残部を残存させた場合に、対象物の他の部材との接合領域を越えて対象物の残部が外側に延在することが避けられる。

【0022】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部は、Ｚ方向についての集光領域の位置を第１Ｚ位置に設定しつつ、ラインに沿って集光領域を相対移動させることにより、改質領域としての第１改質領域及び第１改質領域から延びる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領域の位置を第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領域を相対移動させることにより、改質領域としての第２改質領域及び第２改質領域から延びる亀裂を形成する第２形成処理と、を実行し、第１形成処理では、制御部は、加工進行方向及びＺ方向に交差するＹ方向についての集光領域の位置を第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領域の位置を第１Ｙ位置からシフトした第２Ｙ位置に設定すると共に、成形部の制御によって、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面内での集光領域の形状が、少なくとも集光領域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成形することにより、ＹＺ面内においてシフトの方向に傾斜するように斜め亀裂を形成してもよい。このようにすれば、Ｚ方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。

【0023】

本開示の一側面に係るレーザ加工装置では、成形部は、レーザ光を変調パターンに応じて変調することによりレーザ光を成形するための空間光変調器を含み、照射部は、空間光変調器からのレーザ光を対象物に向けて集光するための集光レンズを含み、第２形成処理では、制御部は、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、集光領域の形状が傾斜形状となるようにレーザ光を変調することによりレーザ光を成形してもよい。この場合、空間光変調器を用いて容易にレーザ光を成形できる。

【0024】

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、集光領域の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面内における集光領域の形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光領域の形状が、集光領域の中心よりも入射面側でシフト方向に傾斜すると共に、集光領域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。

【0025】

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、集光領域の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面内における集光領域の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。

【0026】

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、加工進行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、集光領域の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面内における集光領域の形状の全体を、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。

【0027】

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、Ｙ方向及びＺ方向に交差するＸ方向とＹ方向とを含むＸＹ面内における集光領域の形状を、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、集光領域の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面内における集光領域の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。

【0028】

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、ＹＺ面内でシフトの方向に沿って配列された複数のレーザ光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領域の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。

【発明の効果】

【0029】

本開示の一側面によれば、外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【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、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２に示された４ｆレンズユニットを示す図である。

【図4】図４は、図２に示された空間光変調器を示す図である。

【図5】図５は、斜め亀裂形成の知見を説明するための対象物の断面図である。

【図6】図６は、斜め亀裂形成の知見を説明するための対象物の断面図である。

【図7】図７は、レーザ光の集光領域のビーム形状を示す図である。

【図8】図８は、変調パターンのオフセットを示す図である。

【図9】図９は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。

【図10】図１０は、対象物の模式的な平面図である。

【図11】図１１は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。

【図12】図１２は、斜め亀裂の形成状態を示す断面写真である。

【図13】図１３は、変調パターンの一例を示す図である。

【図14】図１４は、集光レンズの入射瞳面における強度分布、及び、集光領域のビーム形状を示す図である。

【図15】図１５は、集光領域のビーム形状、及び、集光領域の強度分布の観測結果を示す図である。

【図16】図１６は、変調パターンの一例を示す図である。

【図17】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18】図１８は、集光レンズの入射瞳面における強度分布、及び、集光領域のビーム形状を示す図である。

【図19】図１９は、変調パターンの一例、及び集光領域の形成を示す図である。

【図20】図２０は、加工の対象物を示す図である。

【図21】図２１は、加工の対象物を示す図である。

【図22】図２２は、集光領域のビーム形状を示す模式図である。

【図23】図２３は、集光領域のビーム形状を示す模式図である。

【図24】図２４は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図25】図２５は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図26】図２６は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図27】図２７は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図28】図２８は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図29】図２９は、トリミング加工の一工程を示す図である。

【図30】図３０は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。

【図31】図３１は、図３０に示された対象物の断面図である。

【図32】図３２は、図３０に示された対象物の平面図である。

【図33】図３３は、加工結果を示す断面写真である。

【図34】図３４は、加工結果を示す断面写真である。

【図35】図３５は、加工試験を説明するための模式図である。

【図36】図３６は、加工試験における加工進行方向とビーム形状と斜め亀裂との関係を示す模式図である。

【図37】図３７は、図３５，３６に示される加工試験の結果を示す表である。

【図38】図３８は、加工試験の結果を示す表である。

【図39】図３９は、加工試験の結果を示す断面写真である。

【図40】図４０は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図41】図４１は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図42】図４２は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図43】図４３は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図44】図４４は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図45】図４５は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図46】図４６は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図47】図４７は、一実施形態に係るレーザ加工の一工程を示す図である。

【図48】図４８は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。

【図49】図４９は、加工試験の結果を示す表である。

【図50】図５０は、加工試験の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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］

【0032】

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

【0033】

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。

【0034】

照射部３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光領域Ｃ（例えば後述する中心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、集光領域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。

【0035】

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。

【0036】

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

【0037】

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

【0038】

制御部６は、ステージ２、照射部３、及び移動部４，５の動作を制御する。制御部６は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している（不図示）。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

【0039】

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

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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

【0048】

ここで、このときの集光領域Ｃの相対移動の方向（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。

【0049】

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Ｓ）内において、Ｚ方向及びＹ方向に対して傾斜するラインＲＡ（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ＲＡ）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。

【0050】

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ＲＡ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領域Ｃ１を形成する。一方、集光領域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領域Ｃ２を形成する。このとき、集光領域Ｃ２は、集光領域Ｃ１よりもＺ方向に距離Ｓｚだけシフトされており、且つ、集光領域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ＲＡの傾きに対応する。

【0051】

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、集光領域Ｃ（少なくとも集光領域Ｃ２）のＹＺ面Ｓ内でのビーム形状を、少なくとも集光領域Ｃの中心Ｃａよりも第１面１１ａ側において、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Ｓ内における集光領域Ｃのビーム形状とは、ＹＺ面Ｓ内における集光領域Ｃでのレーザ光Ｌの強度分布である。

【0052】

このように、少なくとも２つの集光領域Ｃ１，Ｃ２をＹ方向にシフトさせると共に、少なくとも集光領域Ｃ２（ここでは集光領域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９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領域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）、集光領域Ｃ１の形成により改質領域１２ａ及び亀裂１３ａを形成した後に、集光領域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）。

【0053】

また、集光領域Ｃ１と集光領域Ｃ２との間に別の集光領域を形成することにより、図９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。

【0054】

引き続いて、集光領域ＣのＹＺ面Ｓ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、集光領域Ｃの定義について具体的に説明する。ここでは、集光領域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。

【0055】

集光領域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８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、集光領域Ｃのビーム形状を調整可能である。

【0056】

図８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。

【0057】

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の集光領域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、集光領域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。

【0058】

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°（１１０）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°に合わせた別加工例を図１２の（ａ）に示し、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Ｓ内におけるラインＲＡのＹ方向からの角度θを７１°としている。

【0059】

また、各加工例では、第１パスとして集光領域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パスとして集光領域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。

【0060】

＜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

【0061】

＜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

【0062】

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ＲＡ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ＲＡに沿って斜めに延びる亀裂１３を形成することができた。

【0063】

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、集光領域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。

【0064】

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Ｓ内における集光領域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。

【0065】

すなわち、この場合には、集光領域Ｃのビーム形状が、集光領域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、集光領域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。集光領域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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

以上のいずれの変調パターンＰＧ２～ＰＧ４によっても、集光領域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、集光領域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。

【0070】

さらに、集光領域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。

【0071】

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面における集光領域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が形成する集光領域Ｃｓが、楕円パターンＥｗによって変調されたレーザ光Ｌが形成する集光領域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。

【0072】

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Ｓ内における集光領域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Ｓ内における集光領域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。

【0073】

さらには、集光領域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Ｓ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領域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Ｓ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。

【0074】

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Ｓ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Ｓ内において集光領域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。

【0075】

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、一部の集光領域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。
［トリミング加工の一例］

【0076】

引き続いて、トリミング加工の一例について説明する。トリミング加工は、対象物１１において不要部分を除去する加工である。トリミング加工は、対象物１１に集光領域を合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成するレーザ加工方法を含む。対象物１１は、例えば円板状に形成された半導体ウェハを含む。対象物としては特に限定されず、種々の材料で形成されていてもよいし、種々の形状を呈していてもよい。対象物１１の第２面１１ｂには、機能素子（不図示）が形成されている。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。

【0077】

図２０及び図２１は、加工の対象物を示す図である。図２０，２１に示されるように、対象物１１には、有効領域Ｒ及び除去領域Ｅが設定されている。有効領域Ｒは、取得する半導体デバイスに対応する部分である。ここでの有効領域Ｒは、対象物１１を厚さ方向から見て中央部分を含む円板状の部分である。除去領域Ｅは、対象物１１における有効領域Ｒよりも外側の領域である。除去領域Ｅは、対象物１１において有効領域Ｒ以外の外縁部分である。ここでの除去領域Ｅは、有効領域Ｒを囲う円環状の部分である。除去領域Ｅは、対象物１１を厚さ方向から見て周縁部分（外縁のベベル部）を含む。有効領域Ｒ及び除去領域Ｅの設定は、制御部６において行うことができる。有効領域Ｒ及び除去領域Ｅは、座標指定されたものであってもよい。

【0078】

ステージ２は、対象物１１が載置される支持部である。本実施形態のステージ２には、対象物１１の第１面１１ａをレーザ光入射面側である上側にした状態（第２面１１ｂをステージ２側である下側にした状態）で、対象物１１が載置されている。ステージ２は、その中心に設けられた回転軸Ｃｘを有する。回転軸Ｃｘは、Ｚ方向に沿って延びる軸である。ステージ２は、回転軸Ｃｘを中心に回転可能である。ステージ２は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により回転駆動される。

【0079】

照射部３は、ステージ２に載置された対象物１１にレーザ光ＬをＺ方向に沿って照射し、当該対象物１１の内部に改質領域を形成する。照射部３は、移動部５に取り付けられている。照射部３は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力によりＺ方向に直線的に移動可能である。照射部３は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力によりＸ方向及びＹ方向に直線的に移動可能である。

【0080】

照射部３は、上述したように、空間光変調器７を備えている。空間光変調器７は、レーザ光Ｌの光軸に垂直な面内における集光領域Ｃの形状（すなわち、Ｚ方向からみたときの集光領域Ｃの形状）（以下、「ビーム形状」ともいう）を成形する成形部を構成する。空間光変調器７は、Ｚ方向からみたときのビーム形状が長手方向を有するようにレーザ光Ｌを成形することができる。例えば空間光変調器７は、ビーム形状を楕円形状とする変調パターンを表示ずることで、ビーム形状を楕円形状へ成形する。

【0081】

ビーム形状は、楕円形状に限定されず、長尺形状であればよい。ビーム形状は、扁平円形状、長円形状又はトラック形状であってもよい。ビーム形状は、長尺な三角形形状、矩形形状又は多角形形状であってもよい。このようなビーム形状を実現する空間光変調器７の変調パターンは、スリットパターン及び非点パターンの少なくとも何れかを含んでいてもよい。なお、レーザ光Ｌが非点収差等によって複数の集光領域Ｃを有する場合、複数の集光領域Ｃのうち、レーザ光Ｌの光路における最も上流側の集光領域Ｃの形状が、本実施形態のビーム形状である（その他のレーザ光において同じ）。ここでの長手方向は、ビーム形状に係る楕円形状の長軸方向であり、楕円長軸方向とも称される。

【0082】

ビーム形状は、集光点の形状に限定されず、集光点付近の形状であってもよく、要は、集光領域Ｃの一部の形状であればよい。例えば、非点収差を有するレーザ光Ｌの場合、図２２の（ａ）に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域では、ビーム形状が長手方向ＮＨを有する。図２２の（ａ）のビーム形状の平面内（集光点付近におけるレーザ光入射面側のＺ方向位置での平面内）のビーム強度分布では、長手方向ＮＨに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向ＮＨと一致している。

【0083】

非点収差を有するレーザ光Ｌの場合、図２２の（ｃ）に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向ＮＨ（図２２の（ａ）参照）に対して垂直な長手方向ＮＨ０を有する。図２２の（ｃ）のビーム形状の平面内（集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側のＺ方向位置での平面内）のビーム強度分布では、長手方向ＮＨ０に強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向ＮＨ０と一致している。非点収差を有するレーザ光Ｌの場合、図２２の（ｂ）に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側とその反対面側との間の領域では、集光領域Ｃが長手方向を有さずに円形となる。

【0084】

このような非点収差を有するレーザ光Ｌの場合において、本実施形態が対象とする集光領域Ｃは、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域を含み、本実施形態が対象とするビーム形状は、図２２の（ａ）に示されるビーム形状である。

【0085】

なお、空間光変調器７の変調パターンを調整することによって、集光領域Ｃにおける図２２の（ａ）に示されるビーム形状となる位置を、所望に制御することができる。例えば、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域にて図２２の（ａ）に示されるビーム形状を有するように制御することができる。また例えば、集光点付近におけるレーザ光入射面側とその反対面側との間の領域にて図２２の（ａ）に示されるビーム形状を有するように制御することができる。集光領域Ｃの一部の位置は、特に限定されず、対象物１１のレーザ光入射面からその反対面までの間の何れかの位置であればよい。

【0086】

また例えば、変調パターンの制御及び／又は機械式機構によるスリット又は楕円光学系を用いた場合、図２３の（ａ）に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域では、ビーム形状が長手方向ＮＨを有する。図２３の（ａ）のビーム形状の平面内（集光点付近におけるレーザ光入射面側のＺ方向位置での平面内）のビーム強度分布では、長手方向ＮＨに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向ＮＨと一致している。

【0087】

スリット又は楕円光学系を用いた場合、図２３の（ｃ）に示されるように、集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側の領域では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向ＮＨ（図２２の（ａ）参照）と同じ長手方向ＮＨを有する。図２３の（ｃ）のビーム形状の平面内（集光点付近におけるレーザ光入射面の反対面側のＺ方向位置での平面内）のビーム強度分布では、長手方向ＮＨに強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向ＮＨと一致している。スリット又は楕円光学系を用いた場合、図２３の（ｂ）に示されるように、集光点では、ビーム形状が、レーザ光入射面側の領域の長手方向ＮＨ（図２３の（ａ）参照）に対して垂直な長手方向ＮＨ０を有する。図２３の（ｂ）のビーム形状の平面内（集光点のＺ方向位置での平面内）のビーム強度分布では、長手方向ＮＨ０に強い強度を持つ分布になっており、ビーム強度の強い方向が長手方向ＮＨ０と一致している。

【0088】

このようなスリット又は楕円光学系を用いた場合には、集光点以外のビーム形状が長手方向を有する形状となり、集光点以外のビーム形状は、本実施形態が対象とするビーム形状である。すなわち、本実施形態が対象とする集光領域Ｃの一部は、集光点付近におけるレーザ光入射面側の領域を含み、本実施形態が対象とするビーム形状は、図２３の（ａ）に示されるビーム形状である。

【0089】

トリミング加工では、制御部６は、ステージ２の回転、照射部３からのレーザ光Ｌの照射、ビーム形状、及び、集光領域Ｃの移動を制御する。制御部６は、ステージ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、ステージ２を回転させる駆動装置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。ここでのθ情報は、対象物１１が０°方向の位置に位置するときの状態を基準にした回転角度を含む。

【0090】

制御部６は、ステージ２を回転させながら、対象物１１におけるラインＡ（有効領域Ｒの周縁）に沿った位置に集光領域Ｃを位置させた状態で、θ情報に基づいて照射部３におけるレーザ光Ｌの照射の開始及び停止を制御することにより、有効領域Ｒの周縁に沿って改質領域を形成させる周縁処理を実行する。

【0091】

制御部６は、ステージ２を回転させずに、除去領域Ｅにレーザ光Ｌを照射させると共に、当該レーザ光Ｌの集光領域Ｃを移動させることにより、除去領域Ｅに改質領域を形成させる除去処理を実行する。

【0092】

制御部６は、改質領域に含まれる複数の改質スポットのピッチ（加工進行方向に隣接する改質スポットの間隔）が一定になるように、ステージ２の回転、照射部３からのレーザ光Ｌの照射、並びに、集光領域Ｃの移動の少なくとも何れかを制御する。

【0093】

制御部６は、アライメント用のカメラ（不図示）の撮像画像から、対象物１１の回転方向の基準位置（０°方向の位置）及び対象物１１の直径を取得する。制御部６は、照射部３がステージ２の回転軸Ｃｘ上までＸ方向に沿って移動できるように、照射部３の移動を制御する。

【0094】

次に、トリミング加工の一例について説明する。まず、第１面１１ａがレーザ光Ｌの入射面となるように、ステージ２上に対象物１１を載置する。対象物１１において機能素子が搭載された第２面１１ｂ側は、支持基板ないししテープ材が接着されて保護されている。

【0095】

続いて、トリミング加工を実施する。トリミング加工では、制御部６により周縁処理を実行する。具体的には、図２４の（ａ）に示されるように、ステージ２を一定の速さで回転しながら、対象物１１における有効領域Ｒの周縁に沿った位置に集光領域Ｃを位置させた状態で、θ情報に基づいて照射部３におけるレーザ光Ｌの照射の開始及び停止を制御する。これにより、図２４の（ｂ）及び図２４の（ｃ）に示されるように、ラインＡ（有効領域Ｒの周縁）に沿って改質領域１２を形成する。形成した改質領域１２は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。

【0096】

トリミング加工では、制御部６により除去処理を実行する。具体的には、図２５の（ａ）に示されるように、ステージ２を回転させずに、除去領域Ｅにおいてレーザ光Ｌを照射すると共に、照射部３をＸ方向に沿って移動し、当該レーザ光Ｌの集光領域Ｃを対象物１１に対してＸ方向に相対移動する。ステージ２を９０°回転させた後、除去領域Ｅにおいてレーザ光Ｌを照射すると共に、照射部３をＸ方向に沿って移動し、当該レーザ光Ｌの集光領域Ｃを対象物１１に対してＸ方向に相対移動する。

【0097】

これにより、図２５の（ｂ）に示されるように、Ｚ方向から見て除去領域Ｅに４等分するように延びるラインに沿って、改質領域１２を形成する。形成した改質領域１２は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。この亀裂は、第１面１１ａ及び第２面１１ｂの少なくとも何れかに到達していてもよいし、第１面１１ａ及び第２面１１ｂの少なくとも何れかに到達していなくてもよい。その後、図２６の（ａ）及び図２６の（ｂ）に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域１２を境界として除去領域Ｅを取り除く。これにより、対象物１１から半導体デバイス１１Ｋが形成される。

【0098】

続いて、図２６の（ｃ）に示されるように、半導体デバイス１１Ｋの剥離面１１ｃに対して仕上げの研削、ないし砥石等の研磨材ＫＭによる研磨を行う。エッチングにより対象物１１を剥離している場合、当該研磨を簡略化することができる。以上の結果、半導体デバイス１１Ｍが取得される。

【0099】

次に、トリミング加工に関して、より詳細に説明する。図２７に示されるように、対象物１１は、板状を呈している。対象物１１は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位Ｋ１と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位Ｋ２と、を含む結晶構造を有している。対象物１１の第１面１１ａは、（１００）面である。対象物１１は、（１００）面（すなわち第１面１１ａ）がレーザ光Ｌの入射面となるようにステージ２に支持されている。対象物１１は、例えば、シリコンで形成されたシリコンウェハである。（１１０）面は、へき開面である。第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２は、へき開方向、すなわち、対象物１１において最も亀裂が延びやすい方向である。第１結晶方位Ｋ１と第２結晶方位Ｋ２とは、互いに直交する。

【0100】

対象物１１には、アライメント対象１１ｎが設けられている。例えばアライメント対象１１ｎは、対象物１１の０°方向の位置に対してθ方向（ステージ２の回転軸Ｃｘ回りの回転方向）に一定の関係を有する。０°方向の位置とは、θ方向において基準となる対象物１１の位置である。例えばアライメント対象１１ｎは、外縁部に形成されたノッチである。なお、アライメント対象１１ｎは、特に限定されず、対象物１１のオリエンテーションフラットであってもよいし、機能素子のパターンであってもよい。図示する例では、アライメント対象１１ｎは、対象物１１の０°方向の位置に設けられている。換言すると、アライメント対象１１ｎは、対象物１１の外縁と第２結晶方位Ｋ２とが直交する位置に設けられている。

【0101】

対象物１１には、トリミング予定ラインとしてのラインＡが設定されている。ラインＡは、改質領域１２の形成を予定するラインである。ラインＡは、対象物１１の外縁の内側において環状に延在する。ここでのラインＡは、円環状に延在する。ラインＡは、対象物１１の有効領域Ｒと除去領域Ｅとの境界に設定されている。ラインＡの設定は、制御部６において行うことができる。ラインＡ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。ラインＡは、座標指定されたものであってもよい。

【0102】

制御部６は、対象物１１に関する対象物情報を取得する。対象物情報は、例えば対象物１１の結晶方位（第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２）に関する情報と、対象物１１の０°方向の位置及び対象物１１の直径に関するアライメント情報と、を含む。制御部６は、アライメント用のカメラの撮像画像、並びに、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、対象物情報を取得することができる。

【0103】

また、制御部６は、ラインＡに関するライン情報を取得する。ライン情報は、ラインＡの情報、及び、ラインＡに沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合の当該移動の移動方向（「加工進行方向」ともいう）に関する情報を含む。例えば加工進行方向は、ラインＡ上に位置する集光領域Ｃを通るラインＡの接線方向である。制御部６は、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、ライン情報を取得することができる。

【0104】

さらに、制御部６は、取得された対象物情報及びライン情報に基づいて、ビーム形状の長手方向が加工進行方向と交差するように、ラインＡに沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合の長手方向の向きを決定する。具体的には、制御部６は、対象物情報及びライン情報に基づいて、長手方向ＮＨの向きを第１向き及び第２向きに決定する。第１向きは、ラインＡの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合のビーム形状の長手方向の向きである。第２向きは、ラインＡの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合のビーム形状の長手方向の向きである。以下、「ビーム形状の長手方向の向き」を、単に「ビーム形状の向き」ともいう。

【0105】

第１領域Ａ１は、円弧状の領域であって、一例として、第２結晶方位Ｋ２とラインＡとが直交する点を０°とし、第１結晶方位Ｋ１とラインＡとが直交する点を９０°とし、ラインＡにおける０°と９０°との中間の点を４５°としたとき、０°から４５°までの領域、９０°から１３５°までの領域、１８０°から２２５°までの領域、及び、２７０°から３１５°までの領域を含み、第２領域Ａ２は、円弧状の領域であって、４５°から９０°までの領域、１３５°から１８０°までの領域、２２５°から２７０°までの領域、及び、３１５°から３６０°までの領域を含む。なお、この場合、４５°の点、及び、２２５°の点は、（１００）面に直交する第３結晶方位Ｋ３とラインＡとが直交する点であり、１３５°の点、及び、３１５°の点は、（１００）面に直交する第４結晶方位Ｋ４とラインＡとが直交する点である。

【0106】

このように、ラインＡは、反時計回りに４５°ごとに交互に配列された複数の第１領域Ａ１及び複数の第２領域Ａ２を含む。ただし、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の上記の角度範囲は、０°の点をどこに設定するかによって任意に変更され得る。例えば、第１結晶方位Ｋ１とラインＡとが直交する点を０°とした場合（上記の９０°の点を０°とした場合）には、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、上記の角度範囲から９０°だけ回転された角度範囲となる。また、上記のとおり０°の点を設定した場合、０°の点から時計回りに４５°だけ回転された点である３１５°の点を、－４５°の点と言い換えることも可能である。さらに、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界（例えば４５°）の点は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とのいずれか一方に含まれてもよいし、両方に含まれてもよい。

【0107】

第１領域Ａ１は、ラインＡに沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合に、後述の加工角度が０°以上４５°以下、もしくは－９０°以上－４５°以下となる領域を含む。第２領域Ａ２は、ラインＡに沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合に、後述の加工角度が４５°以上９０°未満もしくは－４５°以上０°未満となる領域を含む。

【0108】

図２８の（ｂ）に示されるように、加工角度αは、第１結晶方位Ｋ１に対する加工進行方向ＮＤの角度である。加工角度αは、レーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａに交差するＺ方向から見て、反時計回りに向かう角度を正（プラス）の角度とし、時計回りに向かう角度を負（マイナス）の角度とする。加工角度αは、ステージ２のθ情報、対象物情報及びライン情報に基づき取得できる。第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対的に移動している場合は、例えば、加工角度αが０°以上４５°以下もしくは－９０°以上－４５°以下の場合として認識することができる。第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対的に移動する場合は、例えば、加工角度αが４５°以上９０°以下もしくは－４５°以上０°以下の場合として認識することができる。

【0109】

第１向き及び第２向きは、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方（より離れている一方）に近づくように、加工進行方向ＮＤに対して傾斜した方向の向きである。

【0110】

第１向き及び第２向きは、加工角度αが０°以上９０°以下の場合、次のとおりである。第１向きは、第２結晶方位Ｋ２に近づく側へ長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して傾斜した方向の向きである。第２向きは、第１結晶方位Ｋ１に近づく側へ長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに対して傾斜した方向の向きである。第１向きは、例えば、加工進行方向ＮＤから第２結晶方位Ｋ２に近づく側へ１０°～３５°傾斜した方向の向きである。第２向きは、例えば、加工進行方向ＮＤから第１結晶方位Ｋ１に近づく側へ１０°～３５°傾斜した方向の向きである。

【0111】

第１向きは、ビーム角度βが＋１０°～＋３５°の場合の集光領域Ｃの向きである。第２向きは、ビーム角度βが－３５°～－１０°の場合の集光領域Ｃの向きである。ビーム角度βは、加工進行方向ＮＤと長手方向ＮＨとの間の角度である。ビーム角度βは、レーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａに交差するＺ方向から見て、反時計回りに向かう角度を正（プラス）の角度とし、時計回りに向かう角度を負（マイナス）の角度とする。ビーム角度βは、集光領域Ｃの向きと加工進行方向ＮＤとに基づき取得できる。

【0112】

制御部６は、対象物１１に対するレーザ加工の開始及び停止を制御する。制御部６は、ラインＡの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成させると共に、ラインＡの第１領域Ａ１以外の領域での改質領域１２の形成を停止させる第１加工処理を実行する。制御部６は、ラインＡの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成させると共に、ラインＡの第２領域Ａ２以外の領域での改質領域１２の形成を停止させる第２加工処理と、を実行する。

【0113】

制御部６による改質領域１２の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現することができる。例えば、照射部３において、レーザ光Ｌの照射（出力）の開始及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を切替えることで、改質領域１２の形成と当該形成の停止とを切り替えることが可能である。具体的には、レーザ発振器が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたＱスイッチ（ＡＯＭ（音響光学変調器）、ＥＯＭ（電気光学変調器）等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ（励起用）レーザを構成する半導体レーザの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子（ＡＯＭ、ＥＯＭ等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

【0114】

或いは、制御部６による改質領域１２の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現してもよい。例えば、シャッタ等の機械式機構を制御するによってレーザ光Ｌの光路を開閉し、改質領域１２の形成と当該形成の停止とを切り替えてもよい。レーザ光ＬをＣＷ光（連続波）へ切り替えることで、改質領域１２の形成を停止させてもよい。空間光変調器７の液晶層７６に、レーザ光Ｌの集光状態を改質できない状態とするパターン（例えば、レーザ散乱させる梨地模様のパターン）を表示することで、改質領域１２の形成を停止させてもよい。アッテネータ等の出力調整部を制御し、改質領域１２が形成できないようにレーザ光Ｌの出力に低下させることで、改質領域１２の形成を停止させてもよい。偏光方向を切り替えることで、改質領域１２の形成を停止させてもよい。レーザ光Ｌを光軸以外の方向に散乱させて（飛ばして）カットすることで、改質領域１２の形成を停止させてもよい。

【0115】

制御部６は、空間光変調器７を制御することにより、集光領域Ｃの向きを調整する。制御部６は、第１加工処理を実行する場合に、第１向きとなるように集光領域Ｃの向きを調整する。制御部６は、第２加工処理を実行する場合に、第２向きとなるように集光領域Ｃの向きを調整する。制御部６は、一例として、加工進行方向ＮＤに対して±３５°の範囲で変化するように、集光領域Ｃの長手方向ＮＨを調整する。

【0116】

上述したレーザ加工装置１では、以下のトリミング加工を実施する。

【0117】

トリミング加工では、まず、アライメント用のカメラが対象物１１のアライメント対象１１ｎの直上に位置し且つアライメント対象１１ｎにカメラのピントが合うように、ステージ２を回転させると共にカメラが搭載されている照射部３をＸ方向及びＹ方向に沿って移動させる。

【0118】

続いて、アライメント用のカメラにより撮像を行う。カメラの撮像画像に基づいて、対象物１１の０°方向の位置を取得する。制御部６により、カメラの撮像画像、並びに、ユーザの操作又は外部からの通信等による入力に基づいて、対象物情報及びライン情報を取得する。対象物情報は、対象物１１の０°方向の位置及び直径に関するアライメント情報を含む。上述したように、アライメント対象１１ｎは０°方向の位置に対してθ方向に一定の関係を有することから、撮像画像からアライメント対象１１ｎの位置を得ることで、０°方向の位置を取得できる。カメラの撮像画像に基づくことで、対象物１１の直径を取得できる。なお、対象物１１の直径は、ユーザからの入力により設定されてもよい。

【0119】

続いて、取得された対象物情報及びライン情報に基づいて、制御部６により、ラインＡに沿って集光領域Ｃを相対的に移動させる場合の集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きとして第１向き及び第２向きを決定する。

【0120】

続いて、ステージ２を回転させ、対象物１１を０°方向の位置に位置させる。Ｘ方向において、集光領域Ｃがトリミング所定位置に位置するように、照射部３をＸ方向及びＹ方向に沿って移動させる。例えばトリミング所定位置は、対象物１１におけるラインＡ上の所定位置である。

【0121】

続いて、ステージ２の回転を開始する。測距センサ（不図示）による第１面１１ａの追従を開始する。なお、測距センサの追従開始の前に、集光領域Ｃの位置が測距センサの測長可能範囲内であることを予め確認する。ステージ２の回転速度が一定（等速）になった時点で、照射部３によるレーザ光Ｌの照射を開始する。

【0122】

ステージ２を回転させながら、制御部６によりレーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、図２８の（ａ）に示されるように、ラインＡのうち第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成させると共に、ラインＡの第１領域Ａ１以外の領域での改質領域１２の形成を停止させる（第１加工工程）。図２８の（ｂ）に示されるように、第１加工工程を実行する場合、制御部６により、第１向きとなるように集光領域Ｃの向きを調整する。つまり、第１加工工程における集光領域Ｃの向きは、第１向きで固定されている。

【0123】

続いて、ステージ２を回転させながら、制御部６によりレーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、図２９の（ａ）に示されるように、ラインＡのうち第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成させると共に、ラインＡの第１領域Ａ１以外の領域での改質領域１２の形成を停止させる（第２加工工程）。図２９の（ｂ）に示されるように、第２加工工程を実行する場合、制御部６により、第２向きとなるように集光領域Ｃの向きを調整する。つまり、第２加工工程における集光領域Ｃの向きは、第２向きで固定されている。

【0124】

上述した第１加工工程及び第２加工工程を、トリミング所定位置のＺ方向の位置を変えて繰り返し行う。以上により、対象物１１の内部において、有効領域Ｒの周縁のラインＡに沿って、Ｚ方向に複数列の改質領域１２を形成する。
［レーザ加工の第１実施形態］

【0125】

以上、斜め亀裂形成に関する知見、及び、トリミング加工の一例について説明した。ここでは、トリミング加工の際に斜め亀裂の形成を行うレーザ加工の一実施形態について説明を行う。図３０は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。図３０の（ａ）は平面図であり、図３０の（ｂ）は側面図である。図３１は、図３０に示された対象物の断面図である。

【0126】

図３０，３１に示されるように、対象物１００は、上述した対象物１１と、対象物１１とは別部材である対象物１１Ｒと、を含む。対象物１１Ｒは、例えばシリコンウェハである。対象物１１は、複数の機能素子を含み、第２面１１ｂに形成されたデバイス層１１０を含む。対象物１１Ｒは、複数の機能素子を含み、対象物１１Ｒの第１面１１Ｒａに形成されたデバイス層１１０Ｒを含む。対象物１１と対象物１１Ｒとは、デバイス層１１０とデバイス層１１０Ｒとが互いに対向するように配置されて互いに接合されることによって張り合わされており、対象物１００を構成している。

【0127】

ここでは、対象物１１に改質領域１２及び改質領域１２から延びる亀裂１３を形成し、それらの改質領域１２及び亀裂１３を境界として対象物１１の除去領域Ｅを切除するトリミング加工を行う。より具体的には、対象物１１は、レーザ光Ｌの入射面となる第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂ（反対面）側から順に配列された第１部分１５Ａ及び第２部分１５Ｂを含む。そして、第１部分１５Ａでは、Ｚ方向に対して斜めに延びる亀裂１３（以下、「斜め亀裂」という場合がある）を形成するように改質領域１２の形成を行い、第２部分１５Ｂでは、Ｚ方向に沿って延びる亀裂１３（以下、「垂直亀裂」という場合がある）を形成するように改質領域１２の形成を行う。なお、図３１のラインＲ１は、斜め亀裂を形成する予定のラインを示し、ラインＲ２は垂直亀裂を形成する予定のラインを示す。

【0128】

したがって、少なくとも第１部分１５Ａの加工の際には、上記のトリミング加工と斜め亀裂を生じさせるための加工とが併用される。すなわち、第１部分１５Ａの加工の際には、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づくように、加工進行方向ＮＤに対して長手方向ＮＨが傾斜するようにビーム形状を成形しつつラインＡに沿って改質領域１２及び亀裂１３を形成すると共に、亀裂１３が斜め亀裂となるようにする。

【0129】

より具体的には、ラインＡの第１領域Ａ１の加工を行う場合には、図２８の（ｂ）に示されるような第１向きの第１形状Ｑ１の集光領域Ｃとなるようにレーザ光Ｌの成形を行い、ラインＡの第２領域Ａ２の加工を行う場合には、図２９の（ｂ）に示されるような第２向きの第２形状Ｑ２の集光領域Ｃとなるようにレーザ光Ｌの成形を行う。このような加工を行う場合について、次のような加工試験を行った。

【0130】

図３２は、図３０に示された対象物の平面図である。図３２に示されるように、ここでは、ラインＡのうち、ラインＡと第２結晶方位Ｋ２との交点である０°の点から、ラインＡと第４結晶方位Ｋ４との交点である－４５°の点までの第２領域Ａ２について、加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１として集光領域Ｃを相対移動させた場合と、加工進行方向ＮＤを逆方向ＮＤ２として集光領域Ｃを相対移動させた場合と、のそれぞれの場合で実際に加工を行って断面観察を行った。ここでは、第２領域Ａ２の加工を行うため、集光領域Ｃは、図２９の（ｂ）に示される第２形状Ｑ２とされる。また、斜め亀裂の延びる方向ＣＤは、対象物１１の中心側から外側に向かう方向（図２９の（ｂ）参照）である。

【0131】

したがって、図２９の（ｂ）に示されるように、加工進行方向ＮＤが順方向ＮＤ１である場合には、加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと、斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが同じ側となる一方で、加工進行方向ＮＤが逆方向ＮＤ２である場合（加工進行方向ＮＤの矢印の向きを逆にした場合）には、加工進行方向ＮＤに対する長手方向ＮＨの傾斜の向きと、斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが互いに反対側となる。なお、順方向ＮＤ１を反時計回りの方向とし、逆方向ＮＤ２を時計回りの方向としている。

【0132】

図３３及び図３４は、加工結果を示す断面写真である。図３３は、順方向ＮＤ１での加工結果を示し、（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、０°の点、－１５°の点、－３０°の点、及び、－４５°の点の断面写真である。また、図３４は、逆方向ＮＤ２での加工結果を示し、（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、０°の点、－１５°の点、－３０°の点、及び、－４５°の点の断面写真である。

【0133】

図３３，３４に示されるように、長手方向ＮＨの向きと斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが加工進行方向ＮＤに対して同じ側となる順方向ＮＤ１での加工では、０°から－４５°に至るまで良好な加工結果が得られたものの、長手方向ＮＨの向きと斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが加工進行方向ＮＤに対して逆側となる逆方向ＮＤ２での加工では、－４５°の点（図３４の（ｄ））において、下面に至るような凹凸ＦＮが発生し、品質低下が確認された。このことから、加工進行方向ＮＤに対する長手方向ＮＨの傾斜の向きと、加工進行方向ＮＤに対する斜め亀裂の延びる方向ＣＤとの関係が、加工品質に影響していることが理解された。この理解に基づいて、別の加工試験を行った。

【0134】

図３５は、加工試験を説明するための模式図である。図３６は、加工試験における加工進行方向とビーム形状と斜め亀裂との関係を示す模式図である。図３５，３６に示されるように、この加工試験では、Ｚ方向からみたときに（１１０）面に対して４５°となる方向を加工進行方向ＮＤとし、その順方向ＮＤ１と逆方向ＮＤ２とのそれぞれについて、斜め亀裂の延びる方向ＣＤを正方向ＣＤ１とした場合と逆方向ＣＤ２とした場合の加工を行った。すなわち、加工進行方向ＮＤの順逆で２通り、斜め亀裂の延びる方向ＣＤの正逆で２通りの計４通りの組み合わせに対して、さらに、集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とした場合と第２形状Ｑ２とした場合の加工（計８通りの加工）を行った。

【0135】

図３７は、図３５，３６に示される加工試験の結果を示す表である。図３７に示されるように、計８通りの加工に対して、斜め亀裂の延びる方向ＣＤを正方向ＣＤ１としたときには、集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２とし、且つ、加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１とした場合、及び、集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とし、且つ、加工進行方向ＮＤを逆方向ＮＤ２とした場合に、良好な加工結果（図３７の表の「Ａ」）が得られた。

【0136】

また、計８通りの加工に対して、斜め亀裂の延びる方向ＣＤを逆方向ＣＤ２としたときには、集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とし、且つ、加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１とした場合、及び、集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２とし、且つ、加工進行方向ＮＤを逆方向ＮＤ２とした場合に、良好な加工結果が得られた。このことから、少なくとも４５°の点の加工を行う際には、加工進行方向ＮＤの順逆を調整し、加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが同じ側となる場合に、良好な加工結果となるとの知見が得られた。

【0137】

なお、４５°の点は、第２結晶方位Ｋ２とラインＡとが直交する点を０°とした場合には、（１００）面に直交する第３結晶方位Ｋ３とラインＡとが直交する点であり、同じく（１００）面に直交する第４結晶方位Ｋ４とラインＡとが直交する点である－４５°の点と同等である。

【0138】

以上の知見に基づいて、さらなる加工試験を行った。図３８は、加工試験の結果を示す表である。図３８の表に示される各条件のうち、第１領域Ａ１でビーム形状を第１形状Ｑ１とする条件、及び、第２領域Ａ２でビーム形状を第２形状Ｑ２とする条件であって、加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが同じ側となる条件ＩＲ１及び条件ＩＲ２で、良好な加工結果（図３８の表の評価「Ａ」又は評価「Ｂ」）が得られた。なお、図３８に示される評価は、評価「Ａ」、評価「Ｂ」、評価「Ｃ」、評価「Ｄ」、及び、評価「Ｅ」の順に良好となっている（すなわち、評価「Ａ」が最も良好であり、評価「Ｅ」が最も良好でない）。

【0139】

条件ＩＲ１は、第１結晶方位Ｋ１とラインＡとが直交する点を０°とした場合の０°の点から－４５°の点までの第２領域Ａ２に対して、加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１とし、且つ、集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２とする条件である。また、条件ＩＲ２は、第１結晶方位Ｋ１とラインＡとが直交する点を０°とした場合の－４５°の点から－９０°の点までの第１領域Ａ１に対して、加工進行方向ＮＤを逆方向ＮＤ２とし、且つ、集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とする条件である。

【0140】

一方、図３８の表に示される各条件のうち、第１領域Ａ１でビーム形状を第１形状Ｑ１とする条件、及び、第２領域Ａ２でビーム形状を第２形状Ｑ２とする条件であれば、加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと斜め亀裂の延びる方向ＣＤとが同じ側でない条件ＩＲ３及び条件ＩＲ４についても、条件ＩＲ１及び条件ＩＲ２と比較して劣るものの、－４５°の点を除いて概ね良好な加工結果が得られた。他方、図３８の表に示される各条件のうち、第１領域Ａ１でビーム形状を第２形状Ｑ２とする条件ＩＲ５、及び、第２領域Ａ２でビーム形状を第１形状Ｑ１とする条件ＩＲ６では、加工進行方向ＮＤの順逆によらず、全般的に良好な結果が得られなかった。

【0141】

なお、図３９の（ａ）は図３８の表中の評価「Ｅ」、図３９の（ｂ）は図３８の表中の評価「Ｄ」、図３９の（ｃ）は図３８の表中の評価「Ｃ」、図３９の（ｄ）は図３８の表中の評価「Ｂ」、図３９の（ｅ）は図３８の表中の評価「Ａ」のそれぞれに対応する断面写真の一例である。図３９に示されるように、評価「Ａ」及び評価「Ｂ」は、下面に至る凹凸が形成されていない良好な加工結果を示す。また、評価「Ｃ」は、下面に至る凹凸がわずかに生じているものの、概ね良好な結果を示す。一方、評価「Ｄ」及び評価「Ｅ」は、下面に至る凹凸が相対的に多く生じており、良好でない結果を示す。

【0142】

図３８，３９に示される加工試験の結果によれば、図３７に示される加工試験の結果より得られた知見の正しさが確認された。

【0143】

本実施形態では、以上のような知見に基づいてレーザ加工を行う。ここでは、まず、対象物１１の第１部分１５Ａ（図３１参照）の加工を行う。すなわち、ステージ２を回転させながら、制御部６によりレーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、図４０の（ａ）に示されるように、ラインＡのうち第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成すると共に、ラインＡの第１領域Ａ１以外の領域（第２領域Ａ２）での改質領域１２の形成を停止する（第１加工）。

【0144】

図４０の（ｂ）に示されるように、第１加工では、制御部６の移動部４の制御のもとでステージ２の回転方向が制御されることにより、加工進行方向ＮＤが逆方向ＮＤ２とされる。また、第１加工では、第１領域Ａ１の加工であるため、制御部６の制御のもとで空間光変調器７によるレーザ光Ｌの成形が行われることにより、集光領域Ｃのビーム形状が第１形状Ｑ１とされる。さらに、ここでは、第２面１１ｂに向かうにつれてＺ方向に対して対象物１１の中心から外側に向かう方向に傾斜するように（図３１参照）、斜め亀裂の延びる方向ＣＤが正方向ＣＤ１とされる。

【0145】

ここでの斜め亀裂の形成方法について具体的に説明する。すなわち、第１加工では、図４１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領域Ｃ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、ラインＡ（Ｘ方向）に沿って集光領域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）。この第１形成では、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領域Ｃ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。

【0146】

また、第１加工では、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌ２の集光領域Ｃ２の位置を、第１形成での集光領域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Ａ（Ｘ方向）に沿って集光領域Ｃ２を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）。この第２形成では、Ｙ方向についての集光領域Ｃ２の位置を、集光領域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形成では、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ２のビーム形状が、少なくとも集光領域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（Ｚ方向からみたときの集光領域Ｃ２のビーム形状は第１形状Ｑ１である）。これにより、ＹＺ面Ｓ内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂１３が形成される。ＹＺ面Ｓ内におけるビーム形状の制御については、上記の斜め亀裂に関する知見で説明した通りである。

【0147】

なお、ここでは、第１形成でも、第２形成と同様に、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ１のビーム形状が、少なくとも集光領域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（この場合にも、Ｚ方向からみたときの集光領域Ｃ１のビーム形状は第１形状Ｑ１である）。以上により、図４１の（ｂ）に示されるように、ラインＡの第１領域Ａ１において、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（斜め亀裂１３Ｆ）が形成される。斜め亀裂１３Ｆは、対象物１１の第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）。

【0148】

なお、レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、例えば、空間光変調器７にレーザ光Ｌを分岐するためのパターンを表示させてレーザ光Ｌを変調することにより、レーザ光Ｌを２つに分岐することにより生成され得る。この場合、第１形成と第２形成とが同時に実施されることとなる。ただし、レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、別のレーザ光であってもよく、この場合、第１形成と第２形成とが別途のタイミングで行われることとなる。また、集光領域Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、レーザ光Ｌの集光領域Ｃに相当するレーザ光Ｌ１，Ｌ２の集光領域である。

【0149】

一方、本実施形態では、ステージ２を回転させながら、制御部６によりレーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、図４２の（ａ）に示されるように、ラインＡのうち第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対的に移動させて改質領域１２を形成すると共に、ラインＡの第２領域Ａ２以外の領域（第１領域Ａ１）での改質領域１２の形成を停止する（第２加工）。

【0150】

図４２の（ｂ）に示されるように、第２加工では、制御部６の移動部４の制御のもとでステージ２の回転方向が制御されることにより、加工進行方向ＮＤが順方向ＮＤ１とされる。すなわち、第１加工と第２加工との間では、加工進行方向ＮＤの順逆（順方向ＮＤ１とするか逆方向ＮＤ２とするか）が切り替えられる。また、第２加工では、第２領域Ａ２の加工であるため、制御部６の制御のもとで空間光変調器７によるレーザ光Ｌの成形が行われることにより、集光領域Ｃのビーム形状が第２形状Ｑ２とされる。さらに、ここでは、第２面１１ｂに向かうにつれてＺ方向に対して対象物１１の中心から外側に向かう方向に傾斜するように（図３１参照）、斜め亀裂の延びる方向ＣＤが正方向ＣＤ１とされる。

【0151】

ここでの斜め亀裂の形成方法について具体的に説明する。すなわち、第２加工では、図４３の（ａ）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領域Ｃ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、ラインＡ（Ｘ方向）に沿って集光領域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）。この第１形成では、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領域Ｃ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定する。

【0152】

また、第２形成では、Ｚ方向についてのレーザ光Ｌ２の集光領域Ｃ２の位置を、第１形成での集光領域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Ａ（Ｘ方向）に沿って集光領域Ｃ２を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）。この第２形成では、Ｙ方向についての集光領域Ｃ２の位置を、集光領域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形成では、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ２のビーム形状が、少なくとも集光領域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（Ｚ方向からみたときの集光領域Ｃ２のビーム形状は、第２形状Ｑ２である）。これにより、ＹＺ面Ｓ内において当該シフトの方向に傾斜するように亀裂１３が形成される。

【0153】

なお、ここでは、第１形成でも、第２形成と同様に、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ１のビーム形状が、少なくとも集光領域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（この場合にも、Ｚ方向からみたときの集光領域Ｃ１のビーム形状は第２形状Ｑ２である）。以上により、図４３の（ｂ）に示されるように、ラインＡの第２領域Ａ２において、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（斜め亀裂１３Ｆ）が形成される。亀裂１３は、対象物１１の第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）。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。

【0154】

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、集光領域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。

【0155】

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、集光領域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。

【0156】

或いは、第２形成では、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、集光領域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）。

【0157】

すなわち、ここでの変調パターンは、ＸＹ面内における集光領域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、集光領域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。

【0158】

さらには、制御部６は、第２形成において、ＹＺ面Ｓ内で当該シフトの方向に沿って配列された複数の集光領域Ｃ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、集光領域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。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。

【0159】

なお、第１形成と第２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）。すなわち、制御部６は、ラインＡの例えば第１領域Ａ１に対して、第１形成を実施した後に、第２形成を実施してもよい。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に設定されたラインＡの例えば第１領域Ａ１に対して第１形成と第２形成とを同時に実施してもよい。

【0160】

引き続いて、本実施形態では、対象物１１の第２部分１５Ｂ（図３１参照）の加工を行う。第２部分１５Ｂでは、斜め亀裂を形成は必須でなく、ここでは垂直亀裂を形成する。したがって、第２部分１５Ｂの加工は、上述したトリミング加工と同様の加工によって、改質領域１２ｃ，１２ｄ及びそれらから延びる亀裂（垂直亀裂）１３ｃ，１３ｄを形成する（図４５参照）。この場合、第２部分１５Ｂでは、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替えることなく、第１加工及び第２加工を行うこととなる。

【0161】

ただし、上述したトリミング加工では、トリム面の品質の低下抑制のため、第１領域Ａ１の加工の際にビーム形状が第１形状Ｑ１とされ（第１加工）、第２領域Ａ２の加工の際にビーム形状が第２形状Ｑ２とされていた（第２加工）が、第２部分１５Ｂでは集光領域Ｃの長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに沿うように（加工進行方向ＮＤに対して傾斜しないように）すると共に、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界でレーザ光Ｌの照射のＯＮ・ＯＦＦを行うことなくラインＡの全体わたって連続的に集光領域Ｃを相対移動させて改質領域１２ｃ，１２ｄ及び亀裂１３ｃ，１３ｄを形成してもよい。すなわち、第２部分１５Ｂでは、第１加工及び第２加工と異なる別加工を行うこともできる。或いは、第２部分１５Ｂでは、加工進行方向ＮＤの切り替えを行うことなく、ラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って改質領域１２ｃ，１２ｄを形成すると共に、当該改質領域１２ｃ，１２ｄからＺ方向に沿って延びる亀裂１３ｃ，１３ｄを形成する第１Ｚ加工と、ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第２領域Ａ２に沿って改質領域１２ｃ，１２ｄを形成すると共に、当該改質領域１２ｃ，１２ｄからＺ方向に沿って延びる亀裂１３ｃ，１３ｄを形成する第２Ｚ加工と、を別加工として行ってもよい。この場合、第１Ｚ加工及び第２Ｚ加工では、第１加工及び第２加工と同様に、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、且つ、当該長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌを成形することができる。

【0162】

以上の加工によって、図４４及び図４５に示されるように、ラインＡの全体にわたって、且つ、Ｚ方向の概ね全体にわたって、対象物１１に改質領域１２及び亀裂１３が形成されることとなる。特に、図４５に示されるように、第１部分１５Ａでは、対象物１１の第１面１１ａから第２面１１ｂに向かうにつれて、対象物１１のデバイス層１１０と対象物１１Ｒのデバイス層１１０Ｒとの接合領域の内側の位置から当該接合領域の外縁１１０ｅに向かうように傾斜した亀裂１３ａ，１３ｂが形成される。また、亀裂１３ｃ，１３ｄは、連続せずに分断されていてもよいし、連続していてもよい。さらには、亀裂１３ｂと亀裂１３ｃとが連続せずに分断されていてもよいし、連続していてもよい。

【0163】

引き続いて、上記のトリミング加工と同様に、除去処理が行われる。具体的には、ステージ２を回転させずに、除去領域Ｅにおいてレーザ光Ｌを照射すると共に、照射部３をＸ方向に沿って移動し、当該レーザ光Ｌの集光領域Ｃを対象物１１に対してＸ方向に相対移動する。ステージ２を９０°回転させた後、除去領域Ｅにおいてレーザ光Ｌを照射すると共に、照射部３をＸ方向に沿ってＸ方向に移動し、当該レーザ光Ｌの集光領域Ｃを対象物１１に対してＸ方向に相対移動する。

【0164】

これにより、図４６に示されるように、Ｚ方向から見て除去領域Ｅに４等分するように延びるラインに沿って、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。その後、図４７の（ａ）に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域１２を境界として除去領域Ｅを取り除く。これにより、対象物１１から半導体デバイス１１Ｋが形成され、半導体デバイス１１Ｋを含む対象物１００Ｋが得られる。

【0165】

続いて、半導体デバイス１１Ｋを第１面１１ａ側から研削する。ここでは、第２部分１５Ｂを除去すると共に、第１部分１５Ａの一部を除去する。第１部分１５Ａの除去される一部は、改質領域１２ａ，１２ｂが形成された部分である。したがって、第１部分１５Ａの残存される残部は、改質領域１２ａ，１２ｂを含まない。エッチングにより対象物１１を剥離している場合、当該研磨を簡略化することができる。以上の結果、半導体デバイス１１Ｍが形成され、半導体デバイス１１Ｍを含む対象物１００Ｍが得られる。

【0166】

以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工装置１の構成として説明する。すなわち、レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌ（レーザ光Ｌ１，Ｌ２）を照射して改質領域１２を形成するためのものであり、少なくとも、対象物１１を支持するためのステージ２と、ステージ２に支持された対象物１１に向けてレーザ光Ｌを照射するための照射部３と、レーザ光Ｌの集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を対象物１１に対して相対移動させるための移動部４，５と、移動部４，５及び照射部３を制御するための制御部６と、を備えている。照射部３は、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するようにレーザ光Ｌを成形する空間光変調器７を有する。

【0167】

そして、制御部６は、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２（改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成すると共に、当該改質領域１２から対象物１１の入射面である第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂに向けてＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂１３Ｆを形成する第１加工処理（上記の第１加工）を実行する。

【0168】

さらに、制御部６は、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を相対移動させることにより、第２領域Ａ２に沿って対象物１１に改質領域１２（改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成すると共に、改質領域１２から第２面１１ｂに向けて延びる斜め亀裂１３Ｆ（亀裂１３ａ，１３ｂ）を形成する第２加工処理（上記の第２加工）を実行する。

【0169】

第１加工処理及び第２加工処理では、制御部６は、空間光変調器７を制御することによって、Ｚ方向からみて集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、且つ、当該集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち、集光領域Ｃの移動方向である加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌを成形する。また、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部６は、移動部４，５を制御することによって、Ｚ方向からみたとき、長手方向ＮＨの傾斜の向きが、加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる方向と同じ側となるように、加工進行方向ＮＤの順逆を第１加工処理と第２加工処理とで切り替える。

【0170】

引き続いて、以上の本実施形態に係るレーザ加工について、レーザ加工方法の工程として説明する。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工方法は、対象物１１にレーザ光Ｌ（レーザ光Ｌ１，Ｌ２）を照射して改質領域１２を形成するためのものであり、対象物１１に設定されたラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２（改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成すると共に、当該改質領域１２から対象物１１の入射面である第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂに向けてＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂１３Ｆ（亀裂１３ａ，１３ｂ）を形成する第１加工工程（上記の第１加工）を有する。

【0171】

また、本実施形態に係るレーザ加工方法は、ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を相対移動させることにより、第２領域Ａ２に沿って対象物１１に改質領域１２（改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成すると共に、改質領域１２から第２面１１ｂに向けて延びる斜め亀裂１３Ｆ（亀裂１３ａ，１３ｂ）を形成する第２加工工程（上記の第２加工）を有する。

【0172】

第１加工工程及び第２加工工程では、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、且つ、集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち、集光領域Ｃの移動方向である加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌを成形する。また、第１加工工程及び第２加工工程では、Ｚ方向からみたとき、長手方向ＮＨの傾斜の向きが、加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる方向と同じ側となるように、加工進行方向ＮＤの順逆を第１加工工程と第２加工工程とで切り替える。

【0173】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、対象物１１は、（１００）面と、一の（１１０）面と、別の（１１０）面と、一の（１１０）面に直交する第１結晶方位Ｋ１と、別の（１１０）面に直交する第２結晶方位Ｋ２と、を含む結晶構造を有する。そして、ここでは、レーザ光Ｌの集光領域Ｃを相対移動させるラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２を形成する場合（第１加工処理、第１加工工程）、及び、当該ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って対象物１１に改質領域１２を形成する場合（第２加工処理、第２加工工程）のそれぞれにおいて、集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうちの加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌが成形される。このため、トリム面の品質低下が抑制される。

【0174】

一方、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１加工処理及び第２加工処理（第１加工工程及び第２加工工程も同様（以下同様））おいて、改質領域１２から対象物１１の第２面１１ｂに向けてＺ方向（入射面に交差する方向）に対して斜めに延びる斜め亀裂１３Ｆを形成する。したがって、この斜め亀裂１３Ｆの延びる方向と集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きとの関係を考慮する必要がある。そして、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、Ｚ方向からみたとき、集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きが、加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となるように、加工進行方向ＮＤの順逆を第１加工処理と第２加工処理とで切り替える。

【0175】

この結果、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の両方において、加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと斜め亀裂１３Ｆの延びる側とが同じ側となる。よって、集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きと斜め亀裂１３Ｆの傾斜方向との関係が、相対的に良好な品質が得られる組み合わせとなり、品質低下が抑制される。このように、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法によれば、対象物１１のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能である。

【0176】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、対象物１１は、Ｚ方向に沿って第２面１１ｂ側から順に配列された第１部分１５Ａ及び第２部分１５Ｂを含む。そして、制御部６は、第１部分１５Ａに対して、加工進行方向ＮＤの順逆を切り替えながら第１加工処理及び第２加工処理を実行すると共に、第２部分１５Ｂに対して、加工進行方向ＮＤの切り替えを行うことなく第１加工処理及び第２加工処理を実行し、第２部分１５Ｂに対して改質領域１２（改質領域１２ｃ，１２ｄ）及び当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３（亀裂１３ｃ，１３ｄ）を形成してもよい。この場合、Ｚ方向に沿った亀裂１３を形成する第２部分１５Ｂでは、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向ＮＤの順逆の切り替えを行わない。したがって、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0177】

或いは、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部分１５Ａに対して、加工進行方向ＮＤの順逆を切り替えながら第１加工処理及び第２加工処理を実行すると共に、第２部分１５Ｂに対して、第１加工処理及び第２加工処理と異なる別加工処理（別加工）を実行してもよい。別加工処理では、制御部６は、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡの全体にわたって加工進行方向ＮＤの順逆を同一としつつ集光領域ＣをラインＡに沿って相対移動させることにより、ラインＡに沿って対象物１１に改質領域１２及び当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成してもよい。この場合、第２部分１５ＢでもラインＡの第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0178】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、別加工処理では、制御部６は、空間光変調器７を制御することによって、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、且つ、当該集光領域Ｃの長手方向ＮＨが加工進行方向ＮＤに沿うようにレーザ光Ｌを成形してもよい。この場合、Ｚ方向に沿った亀裂１３を形成する第２部分１５Ｂでは、ラインＡの第１領域Ａ１の加工と第２領域Ａ２の加工との間でレーザ光Ｌの集光領域Ｃの傾きが変化するようにレーザ光Ｌの成形を行う場合と比較して、制御部６の処理が簡略化される。

【0179】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、対象物１１は、別の部材（対象物１１Ｒ）に接合された接合領域を含み、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部６は、第１面１１ａから第２面１１ｂに向かうにつれて接合領域の内側の位置から接合領域の外縁１１ｅに向かうように傾斜した斜め亀裂１３Ｆを形成してもよい。この場合、斜め亀裂１３Ｆを境界として対象物１１の一部を対象物１１から除去し、対象物１１の残部を残存させた場合に、対象物１１の他の部材との接合領域を越えて対象物１１の残部が外側に延在することが避けられる。

【0180】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第１加工処理及び第２加工処理では、制御部６は、Ｚ方向についての集光領域Ｃ１の位置を第１Ｚ位置Ｚ１に設定しつつ、ラインＡに沿って集光領域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形成処理（上記の第１形成）と、Ｚ方向についての集光領域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Ａに沿って集光領域Ｃ２を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形成処理（上記の第２形成）と、を実行することができる。

【0181】

第１形成処理では、制御部６は、加工進行方向ＮＤ及びＺ方向に交差するＹ方向についての集光領域Ｃ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定し、第２形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光領域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の制御によって、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ２の形状が、少なくとも集光領域Ｃ２の中心より第１面１１ａ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Ｌ２を成形することにより、ＹＺ面Ｓ内においてシフトの方向に傾斜するように亀裂１３ｂを形成してもよい。このようにすれば、Ｚ方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。

【0182】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、照射部３は、空間光変調器７からのレーザ光Ｌを対象物１１に向けて集光するための集光レンズ３３を含み、第２形成処理では、制御部６は、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、集光領域Ｃの形状が傾斜形状となるようにレーザ光Ｌを変調することによりレーザ光Ｌを成形してもよい。この場合、空間光変調器７を用いて容易にレーザ光Ｌを成形できる。

【0183】

このとき、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、集光領域Ｃの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Ｓ内における集光領域Ｃの形状が、弧状に形成される。すなわち、この場合には、集光領域Ｃの形状が、集光領域Ｃの中心Ｃａよりも第１面１１ａ（入射面）側でシフト方向に傾斜すると共に、集光領域Ｃの中心Ｃａ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１３Ｆを形成可能である。

【0184】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、対象物１１は、Ｚ方向に沿って第２面１１ｂ側から順に配列された第１部分１５Ａ及び第２部分１５Ｂを含む。そして、制御部６は、第１部分１５Ａに対して、加工進行方向ＮＤの順逆を切り替えながら第１加工処理及び第２加工処理を実行すると共に、第２部分１５Ｂに対して、加工進行方向ＮＤの切り替えを行うことなく、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２を形成すると共に、当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成する第１Ｚ加工処理（上記の第１Ｚ加工）と、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第２領域Ａ２に沿って対象物１１に改質領域１２を形成すると共に、当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成する第２Ｚ加工処理（上記の第２加工）と、を別加処理として実行してもよい。この場合、第２部分１５Ｂについても、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とにおいて集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに応じて設定しつつ、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較してレーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0185】

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を含み、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の中心をＹ方向にオフセットさせることにより、集光領域Ｃの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Ｓ内における集光領域Ｃの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂１３Ｆを形成可能である。

【0186】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第２形成処理では、制御部６は、加工進行方向ＮＤ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７に表示させることにより、集光領域Ｃの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Ｓ内における集光領域Ｃの形状の全体を、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１３Ｆを形成可能である。

【0187】

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、Ｙ方向及びＺ方向に交差するＸ方向とＹ方向とを含むＸＹ面内における集光領域Ｃの形状を、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６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７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Ｓ内における集光領域Ｃの形状を弧状に形成でき、シフト方向に傾斜する斜め亀裂１３Ｆを形成可能である。

【0188】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第２形成処理では、制御部６は、ＹＺ面Ｓ内でシフトの方向に沿って配列された複数のレーザ光Ｌ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を含む集光領域Ｃの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１３Ｆを形成可能である。
［レーザ加工の第２実施形態］

【0189】

引き続いて、トリミング加工の際に斜め亀裂の形成を行うレーザ加工の別の実施形態について説明する。図４８は、一実施形態に係るレーザ加工の対象物を示す図である。図４８に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工の対象物は、第１実施形態と同様に、対象物１１Ｒに張り合わされて対象物１００を構成する対象物１１である。ただし、本実施形態では、ラインＡにおける第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の角度範囲が第１実施形態と異なる。

【0190】

第１実施形態では、一例として、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界が、トリム面の品質低下が生じやすい４５°や－４５°の点に設定されていた。これは、第１実施形態では、品質低下が生じやすい４５°，－４５°の点であっても、加工進行方向ＮＤの順逆を調整し、４５°，－４５°の点の加工の際に加工進行方向ＮＤに対する集光領域Ｃの長手方向ＮＨの傾斜の向きと斜め亀裂１３Ｆが延びる方向とを同じ側とすれば、品質低下を抑制可能であるとの知見に基づいたものであった。

【0191】

一方、図３８の表に示されるように、例えば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の加工の際の加工進行方向ＮＤをいずれも順方向ＮＤ１とする場合（上から１番目及び３番目の表参照）、－４５°の点は、集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１としたときには（上から３番目の表参照）品質低下が見られるものの、第２形状Ｑ２としたときには（上から１番目の表参照）良好な品質が得られ、且つ、－５０°の点でも依然として良好な品質が得られることがわかる。

【0192】

したがって、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の加工の際の加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１に統一したとしても、０°から－５０°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２とし、且つ、－５０°から－９０°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とすれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。実際に、図４９の表を参照すると、条件ＩＲ７と条件ＩＲ８とを併用することにより全ての角度範囲で良好な加工品質が得られることがわかる。

【0193】

さらに、例えば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の加工の際の加工進行方向ＮＤをいずれも逆方向ＮＤ２とする場合（上から２番目及び４番目の表参照）には、－４５°の点は、順方向Ｄ１の例とは反対に、集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２としたときには（上から２番目の表参照）品質低下が見られ、第１形状Ｑ１としたときには（上から４番目の表参照）良好な品質が得られ、且つ、－４０°の点でも依然として良好な品質が得られることがわかる。

【0194】

したがって、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の加工の際の加工進行方向ＮＤを逆方向ＮＤ２に統一したとしても、０°から－４０°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Ｃのビーム形状を第２形状Ｑ２とし、且つ、－４０°から－９０°程度までの角度範囲での加工の際に集光領域Ｃのビーム形状を第１形状Ｑ１とすれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。実際に、図５０の表を参照すると、条件ＩＲ９条件ＩＲ１０とを併用することにより全ての角度範囲で良好な加工品質が得られることがわかる。

【0195】

つまり、集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち、加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するようにレーザ光Ｌを成形することを前提に、第１領域Ａ１の加工（上記の第１加工）と第２領域Ａ２の加工（上記の第２加工）とで加工進行方向の順逆を同一とした場合には、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうち、長手方向ＮＨの傾斜の向きが加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となる一方が４５°の点（上記の例では－４５°の点）を含むように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界を設定すれば、全ての角度範囲で良好な加工品質が得られるのである。

【0196】

本実施形態に係るレーザ加工では、以上の知見に基づいて行われる。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工では、図４８に示されるように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界Ｋｓが、長手方向ＮＨの傾斜の向きが加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となる一方が４５°の点（上記の例では－４５°の点）を含むように設定される。図示の例では、加工進行方向ＮＤを順方向ＮＤ１とし、第２領域Ａ２が４５°の点を含むように境界Ｋｓが設定されている。

【0197】

特に、ここでは、第１実施形態と比較して、第１領域Ａ１を約５°分だけ縮小して０°から４０°程度までの約４０°分の円弧とし、第２領域Ａ２を約５°分だけ拡大して４０°から９０°程度までの約５０°分の円弧とすることから、第２領域Ａ２が第１領域Ａ１よりも約１０°分だけ長くされている。第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のそれぞれの加工は、加工進行方向ＮＤが順方向ＮＤ１（或いは逆方向ＮＤ２）に統一されている点を除き、上記の第１加工及び第２加工（さらには第１形成及び第２形成）と同様に実施される。

【0198】

【0199】

そして、制御部６は、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃ（集光領域Ｃ１，Ｃ２）を相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２（改質領域１２ａ，１２ｂ）を形成すると共に、当該改質領域１２から対象物１１の入射面である第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂに向けてＺ方向に対して斜めに延びる斜め亀裂１３Ｆ（亀裂１３ａ，１３ｂ）を形成する第１加工処理（上記の第１加工）を実行する。

【0200】

【0201】

第１加工処理及び第２加工処理では、制御部６は、空間光変調器７を制御することによって、集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち、集光領域Ｃの移動方向である加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌを成形すると共に、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向ＮＤの順逆を同一とする。

【0202】

そして、第２結晶方位Ｋ２とラインＡとが直交する点を０°とし、第１結晶方位Ｋ１とラインＡとが直交する点を９０°とし、ラインＡにおける０°と９０°との中間の点を４５°としたときに、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうち、Ｚ方向からみて、長手方向ＮＨの傾斜の向きが加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となる一方が４５°の点を含むように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界Ｋｓが設定される。

【0203】

【0204】

【0205】

第１加工工程及び第２加工工程では、Ｚ方向からみたときに集光領域Ｃが長手方向ＮＨを有するように、且つ、集光領域Ｃの長手方向ＮＨが、第１結晶方位Ｋ１及び第２結晶方位Ｋ２のうち、集光領域Ｃの移動方向である加工進行方向ＮＤとの間の角度が大きい一方に近づく向きに加工進行方向ＮＤに対して傾斜するように、レーザ光Ｌを成形すると共に、第１加工工程と第２加工工程とで加工進行方向ＮＤの順逆を同一とする。

【0206】

【0207】

【0208】

一方、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１加工処理及び第２加工処理（第１加工工程及び第２加工工程も同様（以下同様））おいて、改質領域１２から対象物１１の第１面１１ａ（入射面）と反対側の第２面１１ｂ（反対面）に向けてＺ方向（入射面に交差する方向）に対して斜めに延びる斜め亀裂１３Ｆを形成する。したがって、斜め亀裂１３Ｆの延びる方向と集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きとの関係を考慮する必要がある。特に、４５°の点の加工の際に、集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きと斜め亀裂１３Ｆの傾斜方向とが加工進行方向ＮＤに対して互いに逆側となる状態であると、トリム面の品質の低下が発生しやすい。

【0209】

これに対して、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間の境界Ｋｓが、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの長手方向ＮＨの傾斜の向きが加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となる一方が４５°の点を含むように設定される。換言すれば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうち、集光領域Ｃの長手方向ＮＨの向きと斜め亀裂１３Ｆの傾斜方向とが加工進行方向ＮＤに対して互いに逆側となる状態で加工を行う領域が、ラインＡにおける４５°の点に至らない。したがって、品質低下が抑制される。このように、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法によれば、対象物１１のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂１３Ｆを形成可能である。

【0210】

さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向ＮＤの順逆が同一とされる。したがって、第１加工処理と第２加工処理とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0211】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうち、Ｚ方向からみて、長手方向ＮＨの傾斜の向きが加工進行方向ＮＤに対して斜め亀裂１３Ｆが延びる側と同じ側となる一方が、他方よりも長くてもよい。このように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との長さを違えて設定してもよい。

【0212】

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部分１５Ａに対して、加工進行方向ＮＤの順逆を同一にしつつ第１加工処理及び第２加工処理を実行すると共に、第２部分１５Ｂに対して、第１加工処理及び第２加工処理と異なる別加工処理（別加工）を実行してもよい。別加工処理では、制御部６は、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡの全体にわたって加工進行方向ＮＤの順逆を同一としつつラインＡに沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、ラインＡに沿って対象物１１に改質領域１２及び当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成してもよい。この場合、第２部分１５ＢでもラインＡの第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較して、レーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0213】

【0214】

また、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、別加工処理として、第２部分１５Ｂに対して、加工進行方向ＮＤの切り替えを行うことなく、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第１領域Ａ１に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第１領域Ａ１に沿って対象物１１に改質領域１２を形成すると共に、当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成する第１Ｚ加工処理（上記の第１Ｚ加工）と、照射部３及び移動部４，５を制御することによって、ラインＡのうちの第２領域Ａ２に沿って集光領域Ｃを相対移動させることにより、第２領域Ａ２に沿って対象物１１に改質領域１２を形成すると共に、当該改質領域１２からＺ方向に沿って延びる亀裂１３を形成する第２Ｚ加工処理（上記の第２加工）と、を別加処理として実行してもよい。この場合、第２部分１５Ｂについても、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで集光領域Ｃの長手方向ＮＨを加工進行方向ＮＤに応じて設定しつつ、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで加工進行方向ＮＤの順逆を切り替える場合と比較してレーザ光Ｌの集光領域Ｃの相対移動の加減速に係る時間が削減される。

【0215】

【0216】

【0217】

第１形成処理では、制御部６は、加工進行方向ＮＤ及びＺ方向に交差するＹ方向についての集光領域Ｃ１の位置を第１Ｙ位置Ｙ１に設定し、第２形成処理では、制御部６は、Ｙ方向についての集光領域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の制御によって、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ面Ｓ内での集光領域Ｃ２の形状が、少なくとも集光領域Ｃ２の中心より第１面１１ａ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Ｌ２を成形することにより、ＹＺ面Ｓ内においてシフトの方向に傾斜するように斜め亀裂１３Ｆを形成してもよい。このようにすれば、Ｚ方向に対して傾斜した斜め亀裂を好適に形成可能である。

【0218】

【0219】

【0220】

【0221】

【0222】

【0223】

【0224】

以上、レーザ加工装置及びレーザ加工方法の一態様について説明したが、本開示の一側面は、上記の態様に限定されず、変形され得る。

【0225】

例えば、上記の例では、対象物１１と対象物１１Ｒとが張り合わされて構成される対象物１００（張り合わせウェハ）を挙げたが、レーザ加工の対象はこのような張り合わせウェハに限定されず、単一のウェハ等の対象物であってもよい。

【0226】

また、図４５に示される例では、第１部分１５Ａに対して、２つの集光領域Ｃ１，Ｃ２を用いて２つの改質領域１２ａ，１２ｂを形成する場合が挙げられている。この場合、斜め亀裂１３Ｆの形成に際して、少なくとも、より第１面１１ａ側の集光領域Ｃ２のＹＺ面Ｓ内でのビーム形状を制御した。しかし、第１部分１５Ａに対して、複数組の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する場合には、最も第２面１１ｂ側（対象物１１Ｒ側）の改質領域１２ａ，１２ｂの形成のときに、少なくとも、より第１面１１ａ側の集光領域Ｃ２のＹＺ面Ｓ内でのビーム形状を制御すればよい。

【0227】

また、上記実施形態では、対象物１１の第２部分１５Ｂに対して垂直亀裂を形成した。しかし、対象物１１の第２部分１５Ｂについても、第１部分１５Ａと同様に斜め亀裂を形成してもよい。

【0228】

また、第１実施形態に係るレーザ加工では、ラインＡのうちの第１領域Ａ１の加工である第１加工と、第２領域Ａ２の加工である第２加工とを、０°、４５°、９０°といったように４５°間隔で切り替えるようにＧＵＩ上で設定され、実際のレーザのＯＮ・ＯＦＦも同角度で行われる例を記載している。しかし、実際の装置では、レーザのＯＮ・ＯＦＦの遅れにより、設定よりも数百ｍｓｅｃ程度遅れる場合がある。すなわち、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界で厳密にレーザのＯＮ・ＯＦＦが行われる場合に限定されない。

【0229】

また、上記のような原因により、改質領域１２の形成位置ズレ量を減らすため、制御部６は、レーザのＯＮ・ＯＦＦの遅れ時間を予め補正し、レーザを早めにＯＮ・ＯＦＦさせる補正パラメータを持っていてもよい。この場合、改質領域１２の形成位置のズレは、１ｍｍ以内に抑制可能である。一例として、対象物１１が１２インチウエハの場合、円周は約９４２ｍｍであり、１°あたり２．６１７ｍｍ程度であるため、この場合のズレは１°以内に収められる。

【0230】

なお、図３８等の結果に示されるように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との切り替えポイントには、±５°程度の加工品質マージンがある事が確認される。そのため、切り替えポイントの設定を°±５°、４５°±５°、９０°±５°といったように、品質のマージン内であれば、意図的にずらしてもよい。

【0231】

また、上記実施形態では、例えばレーザのＯＮ・ＯＦＦによって、Ｚ方向からみたときに環状になるように改質領域１２を形成するが、厳密には、ＯＮ・ＯＦＦされる位置において、部分的に改質領域１２が（例えば数百μｍ程度）重なっている場合や、逆に、改質領域１２が一部形成されない領域が（例えば数百μｍ程度）あってもよい。それらの影響で品質が悪化しないように、多段加工で複数の段に、斜め亀裂の形成と上記の第１加工・第２加工の効果を持たせて加工する場合がある。

【0232】

また、実際の加工では、集光領域Ｃの相対移動の速さが一定になるまでに助走距離が必要であるため、順方向ＮＤ１と逆方向ＮＤ２との切り替えは、助走を含む。助走時にはレーザをＯＦＦし、等速になってから切り替えポイントでレーザをＯＮする。助走時に何回転するかは、装置の性能による。また、オートフォーカスに関しては、助走時から追従させ、改質領域形成時にオーバーシュートがおきないように、調整をしても良い。

【0233】

さらに、第２実施形態についても、切り替えの精度に関しては、上記の例と共通であるが、４５°の点、１３５°の点等の切り替えポイントとしては、図４９の表に示されるように、－４５°の点では少なくとも切り替えをせず、－５０°の点を中心に切り替える（図５０の表の例では－４０°の点を中心に切り替える）。その際、ズレの許容マージンは一例として±２°程度であるが、ビーム形状（楕円率をさらに高める）によっては、例えば±４°程度まで高める事ができる場合がある。一方、０°、９０°の切り替えポイントはずらす必要がないが、品質のマージンにあわせて、例えば±４°度程度の範囲でずらしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0234】

外縁部分が除去された対象物のトリム面の品質低下を抑制しつつ、斜め亀裂を形成可能とするレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法が提供される。

【符号の説明】

【0235】

１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、３…照射部、４，５…移動部、６…制御部、７…空間光変調器、１１…対象物、１１ａ…第１面（入射面）、１１ｂ…第２面（反対面）、１２，１２ａ，１２ｂ…改質領域、１３，１３ａ，１３ｂ…亀裂、１３Ｆ…斜め亀裂、３３…集光レンズ、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ｋ１…第１結晶方位、Ｋ２…第２結晶方位、Ｌ…レーザ光、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…集光領域、ＮＤ…加工進行方向。

【図1】