JP2021118288A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成する場合にタクトアップを実現可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１０１は、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域４を形成する。レーザ加工装置１０１は、ステージ１０７とレーザ加工ヘッド１０ＡとＹ軸レール１０８と制御部９と、を備える。レーザ加工ヘッド１０Ａは、ビーム形状７１が長手方向を有するようにレーザ光Ｌ１を成形する反射型空間光変調器３４を有する。長手方向は、加工進行方向と交差する方向である。【選択図】図９

Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

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。

特許第５４５６５１０号公報

ところで、上述したようなレーザ加工装置では、対象物にレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成する場合がある。この場合、仮想面に渡る改質領域及び改質領域から伸びる亀裂を境界として、対象物の一部が剥離される。近年、このような剥離加工において、例えば益々の普及拡大に伴い、タクトアップ（作業時間の短縮化）が望まれている。

そこで、本発明は、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成する場合にタクトアップを実現可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを課題とする。

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物に集光領域の一部を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工装置であって、対象物を支持する支持部と、対象物にレーザ光を照射する照射部と、対象物の内部において集光領域の一部が仮想面に沿って移動するように、支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、支持部、照射部及び移動機構を制御する制御部と、を備え、照射部は、仮想面に沿う面内における集光領域の一部の形状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、長手方向は、集光領域の一部の移動方向と交差する方向である。

本発明者らは鋭意検討を重ね、仮想面に沿って改質領域を形成する場合、仮想面に沿う面内においてレーザ光の集光領域の一部の形状が長手方向を有すると、その改質領域から仮想面に沿って伸びる亀裂は、当該長手方向に伸びやすいことを見出した。そこで、本発明に係るレーザ加工装置では、集光領域の一部の移動方向（以下、「加工進行方向」ともいう）と交差する方向を当該長手方向とすることにより、加工進行方向と交差する方向への亀裂を伸びやすくして、仮想面に沿う亀裂の進展を促すことができる。したがって、例えば、加工進行方向と交差する方向における改質領域の改質スポットの間隔を広くしても、仮想面に沿って亀裂を十分に進展させることが可能となる。その結果、タクトアップを実現することが可能となる。

本発明に係るレーザ加工装置では、長手方向は、集光領域の一部の移動方向に対して４５°以上傾いた方向であってもよい。この場合、仮想面に沿う亀裂の進展を一層促すことができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、長手方向は、集光領域の一部の移動方向の垂直方向に沿う方向であってもよい。この場合、仮想面に沿う亀裂の進展をより一層促すことができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、集光領域の一部の形状は、楕円率が０．８８〜０．９５の形状であってもよい。この場合、仮想面に沿う亀裂の進展を一層促すことができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、対象物において周縁から内側に向かって渦巻き状に延在する加工用ラインに沿って、集光領域の一部を相対的に移動させ、対象物の内部に改質領域を形成してもよい。これにより、仮想面に渡る改質領域及び改質領域から伸びる亀裂を境界として、対象物の一部を精度よく剥離することができる。

本発明に係るレーザ加工装置では、集光領域の一部の形状に関する情報、集光領域の一部の移動方向に対する傾きに関する情報、及び、成形部の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかの入力を、ユーザから受付け可能な入力部を備え、制御部は、入力部の入力に基づいて、支持部、照射部及び移動機構を制御してもよい。これにより、仮想面に沿って改質領域を形成するに当たり、集光領域の一部の形状に関する情報、集光領域の一部の移動方向に対する傾きに関する情報、及び、成形部の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかを所望に設定することができる。

本発明に係るレーザ加工方法は、対象物に集光領域の一部を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工方法であって、対象物にレーザ光を照射する照射工程と、対象物の内部において集光領域の一部が仮想面に沿って移動するように、対象物を支持する支持部及び対象物にレーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動させる移動工程と、を備え、照射工程は、レーザ光の光軸に垂直な面内における集光領域の一部の形状が長手方向を有するようにレーザ光を成形する成形工程を有し、長手方向は、集光領域の一部の移動方向と交差する方向である。

レーザ加工方法においても、加工進行方向と交差する方向を当該長手方向としていることにより、加工進行方向と交差する方向への亀裂を伸びやすくして、仮想面に沿う亀裂の進展を促すことができる。その結果、タクトアップを実現することが可能となる。

本発明によれば、対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成する場合にタクトアップを実現可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することができる。

図１は、実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。 図２は、図１に示されるレーザ加工装置の一部分の正面図である。 図３は、図１に示されるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドの正面図である。 図４は、図３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。 図５は、図３に示されるレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。 図６は、変形例のレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。 図７は、変形例のレーザ加工装置の一部分の正面図である。 図８は、変形例のレーザ加工装置の斜視図である。 図９は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す平面図である。 図１０（ａ）は、対象物の例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す対象物の側面図である。 図１１（ａ）は、実施形態に係るレーザ加工を説明するための対象物の側面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す対象物の側面図である。 図１２（ａ）は、図１１（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。 図１３（ａ）は、図１２（ｂ）の続きを示す対象物の平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す対象物の側面図である。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の続きを示す対象物の側面図である。 図１４（ａ）は、図１３（ｃ）の続きを示す対象物の平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す対象物の側面図である。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の続きを示す対象物の側面図である。図１４（ｄ）は、図１４（ｃ）の続きを示す対象物の側面図である。 図１５は、剥離加工を説明するための対象物の平面図である。 図１６（ａ）は、本実施形態に係るビーム形状を示す図である。図１６（ｂ）は、変形例に係るビーム形状を示す図である。 図１７（ａ）は、円形状のビーム形状のレーザ光を用いた比較例に係る剥離加工結果を説明するための対象物の平断面図である。図１７（ｂ）は、楕円形状で且つビーム回転角度が９０°のビーム形状のレーザ光を用いた本実施形態に係る剥離加工結果を説明するための対象物の平断面図である。 図１８は、分岐距離Ｘ及び分岐距離Ｙを説明するための対象物の平面図である。 図１９（ａ）は、楕円率とビーム形状との関係を示す図である。図１９（ｂ）は、楕円率及びビーム回転角度とスライシングフルカット状態の発生率とを示す図である。 図２０は、楕円形状のビーム形状のビーム回転角度が０°の場合を示す図である。 図２１は、楕円形状のビーム形状のビーム回転角度が６０°の場合を示す図である。 図２２は、ＧＵＩのタッチパネルに表示する設定画面の例を示す図である。 図２３は、ＧＵＩのタッチパネルに表示する設定画面の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、レーザ加工装置の基本的な構成、作用、効果及び変形例について説明する。

［レーザ加工装置の構成］
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、複数の移動機構５，６と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、光源ユニット８と、制御部９と、を備えている。以下、第１方向をＸ方向、第１方向に垂直な第２方向をＹ方向、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

移動機構５は、固定部５１と、移動部５３と、取付部５５と、を有している。固定部５１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。移動部５３は、固定部５１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部５５は、移動部５３に設けられたレールに取り付けられており、Ｘ方向に沿って移動することができる。

移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部６３，６４と、１対の取付部６５，６６と、を有している。固定部６１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。１対の移動部６３，６４のそれぞれは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部６５は、移動部６３に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。取付部６６は、移動部６４に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。つまり、装置フレーム１ａに対しては、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動することができる。移動部６３，６４のそれぞれは、第１及び第２水平移動機構（水平移動機構）をそれぞれ構成する。取付部６５，６６のそれぞれは、第１及び第２鉛直移動機構（鉛直移動機構）をそれぞれ構成する。

支持部７は、移動機構５の取付部５５に設けられた回転軸に取り付けられており、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動することができ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部７は、対象物１００を支持する。対象物１００は、例えば、ウェハである。

図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構６の取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ１（「第１レーザ光Ｌ１」とも称する）を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構６の取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ２（「第２レーザ光Ｌ２」とも称する）を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、照射部を構成する。

光源ユニット８は、１対の光源８１，８２を有している。光源８１は、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１は、光源８１の出射部８１ａから出射され、光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ａに導光される。光源８２は、レーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、光源８２の出射部８２ａから出射され、別の光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ｂに導光される。

制御部９は、レーザ加工装置１の各部（支持部７、複数の移動機構５，６、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ、及び光源ユニット８等）を制御する。制御部９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。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、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が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部９は、各種機能を実現する。

以上のように構成されたレーザ加工装置１による加工の一例について説明する。当該加工の一例は、ウェハである対象物１００を複数のチップに切断するために、格子状に設定された複数のラインに沿って対象物１００の内部に改質領域を形成する例である。

まず、対象物１００を支持している支持部７がＺ方向において１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと対向するように、移動機構５が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って支持部７を移動させる。続いて、対象物１００において一方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

続いて、一方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点（集光領域の一部）が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、一方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し且つ一方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動するように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

続いて、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

続いて、他方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、他方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、他方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し且つ他方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動するように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

なお、上述した加工の一例では、光源８１は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ１を出力し、光源８２は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ２を出力する。そのようなレーザ光が対象物１００の内部に集光されると、レーザ光の集光点に対応する部分においてレーザ光が特に吸収され、対象物１００の内部に改質領域が形成される。改質領域は、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。

パルス発振方式によって出力されたレーザ光が対象物１００に照射され、対象物１００に設定されたラインに沿ってレーザ光の集光点が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインに沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポットは、１パルスのレーザ光の照射によって形成される。１列の改質領域は、１列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物１００に対するレーザ光の集光点の相対的な移動速度及びレーザ光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。設定されるラインの形状は、格子状に限定されず、環状、直線状、曲線状及びこれらの少なくとも何れかを組合せた形状であってもよい。
［レーザ加工ヘッドの構成］

図３及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備えている。

筐体１１は、第１壁部２１及び第２壁部２２、第３壁部２３及び第４壁部２４、並びに、第５壁部２５及び第６壁部２６を有している。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において互いに対向している。第３壁部２３及び第４壁部２４は、Ｙ方向において互いに対向している。第５壁部２５及び第６壁部２６は、Ｚ方向において互いに対向している。

第３壁部２３と第４壁部２４との距離は、第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さい。第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも小さい。なお、第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離と等しくてもよいし、或いは、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも大きくてもよい。

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、第１壁部２１は、移動機構６の固定部６１とは反対側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１側に位置している。第３壁部２３は、移動機構６の取付部６５側に位置しており、第４壁部２４は、取付部６５とは反対側であってレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置している（図２参照）。第５壁部２５は、支持部７とは反対側に位置しており、第６壁部２６は、支持部７側に位置している。

筐体１１は、第３壁部２３が移動機構６の取付部６５側に配置された状態で筐体１１が取付部６５に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６５は、ベースプレート６５ａと、取付プレート６５ｂと、を有している。ベースプレート６５ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている（図２参照）。取付プレート６５ｂは、ベースプレート６５ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ｂ側の端部に立設されている（図２参照）。筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６５ｂに接触した状態で、台座２７を介してボルト２８が取付プレート６５ｂに螺合されることで、取付部６５に取り付けられている。台座２７は、第１壁部２１及び第２壁部２２のそれぞれに設けられている。筐体１１は、取付部６５に対して着脱可能である。

入射部１２は、第５壁部２５に取り付けられている。入射部１２は、筐体１１内にレーザ光Ｌ１を入射させる。入射部１２は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における入射部１２と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における入射部１２と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第３壁部２３との距離よりも小さい。

入射部１２は、光ファイバ２の接続端部２ａが接続可能となるように構成されている。光ファイバ２の接続端部２ａには、ファイバの出射端から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメータレンズが設けられており、戻り光を抑制するアイソレータが設けられていない。当該アイソレータは、接続端部２ａよりも光源８１側であるファイバの途中に設けられている。これにより、接続端部２ａの小型化、延いては、入射部１２の小型化が図られている。なお、光ファイバ２の接続端部２ａにアイソレータが設けられていてもよい。

調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３が有する各構成は、筐体１１内に設けられた光学ベース２９に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１内の領域を第３壁部２３側の領域と第４壁部２４側の領域とに仕切るように、筐体１１に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１と一体となっている。調整部１３が有する各構成は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。調整部１３が有する各構成の詳細については後述する。

集光部１４は、第６壁部２６に配置されている。具体的には、集光部１４は、第６壁部２６に形成された孔２６ａに挿通された状態で（図５参照）、第６壁部２６に配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。集光部１４は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における集光部１４と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における集光部１４と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第３壁部２３との距離よりも小さい。

図５に示されるように、調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、を有している。入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第１直線）Ａ１上に配置されている。アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２は、直線Ａ１上において、入射部１２とミラー３３との間に配置されている。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。

調整部１３は、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を更に有している。調整部１３の反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５、並びに、集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第２直線）Ａ２上に配置されている。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａ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。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。

直線Ａ１及び直線Ａ２は、Ｙ方向に垂直な平面上に位置している。直線Ａ１は、直線Ａ２に対して第２壁部２２側（一方の壁部側）に位置している。レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して直線Ａ１上を進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、直線Ａ２上を進行して集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を更に備えている。

ダイクロイックミラー１５は、直線Ａ２上において、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー１５は、筐体１１内において、調整部１３と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型が好ましい。

測定部１６は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。測定部１６は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。測定部１６は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）と集光部１４との距離を測定するための測定光Ｌ１０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０を検出する。つまり、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して測定部１６で検出される。

より具体的には、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられたビームスプリッタ２０及びダイクロイックミラー１５で順次に反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５及びビームスプリッタ２０で順次に反射され、測定部１６に入射し、測定部１６で検出される。

観察部１７は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。観察部１７は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。観察部１７は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。

より具体的には、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、ビームスプリッタ２０を透過してダイクロイックミラー１５で反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５で反射され、ビームスプリッタ２０を透過して観察部１７に入射し、観察部１７で検出される。なお、レーザ光Ｌ１、測定光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。

駆動部１８は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。駆動部１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、第６壁部２６に配置された集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。

回路部１９は、筐体１１内において、光学ベース２９に対して第３壁部２３側に配置されている。つまり、回路部１９は、筐体１１内において、調整部１３、測定部１６及び観察部１７に対して第３壁部２３側に配置されている。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測定部１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。一例として、回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて、対象物１００の表面と集光部１４との距離が一定に維持されるように（すなわち、対象物１００の表面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように）、駆動部１８を制御する。なお、筐体１１には、回路部１９を制御部９（図１参照）等に電気的に接続するための配線が接続されるコネクタ（図示省略）が設けられている。

レーザ加工ヘッド１０Ｂは、レーザ加工ヘッド１０Ａと同様に、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を備えている。ただし、レーザ加工ヘッド１０Ｂの各構成は、図２に示されるように、１対の取付部６５，６６間の中点を通り且つＹ方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド１０Ａの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている。

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体（第１筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体（第２筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ａ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。

レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付部６６側に配置された状態で筐体１１が取付部６６に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６６は、ベースプレート６６ａと、取付プレート６６ｂと、を有している。ベースプレート６６ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート６６ｂは、ベースプレート６６ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ａ側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６６ｂに接触した状態で、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、取付部６６に対して着脱可能である。
［作用及び効果］

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１を出力する光源が筐体１１内に設けられていないため、筐体１１の小型化を図ることができる。更に、筐体１１において、第３壁部２３と第４壁部２４との距離が第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さく、第６壁部２６に配置された集光部１４がＹ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成（例えば、レーザ加工ヘッド１０Ｂ）が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。よって、レーザ加工ヘッド１０Ａは、集光部１４をその光軸に垂直な方向に沿って移動させるのに好適である。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｙ方向において第４壁部２４側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側の領域に他の構成（例えば、回路部１９）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、集光部１４が、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第２壁部２２側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２が、第５壁部２５に設けられており、Ｘ方向において第２壁部２２側に片寄っている。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に他の構成（例えば、測定部１６及び観察部１７）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、測定部１６及び観察部１７が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域に配置されており、回路部１９が、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第３壁部２３側に配置されており、ダイクロイックミラー１５が、筐体１１内において調整部１３と集光部１４との間に配置されている。これにより、筐体１１内の領域を有効に利用することができる。更に、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいた加工が可能となる。また、レーザ加工装置１において、対象物１００の表面の観察結果に基づいた加工が可能となる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、回路部１９が、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。これにより、対象物１００の表面と集光部１４との距離の測定結果に基づいてレーザ光Ｌ１の集光点の位置を調整することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ１上に配置されており、調整部１３の反射型空間光変調器３４、結像光学系３５及び集光部１４、並びに、集光部１４が、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ２上に配置されている。これにより、アッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。

また、レーザ加工ヘッド１０Ａでは、直線Ａ１が、直線Ａ２に対して第２壁部２２側に位置している。これにより、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第１壁部２１側の領域において、集光部１４を用いた他の光学系（例えば、測定部１６及び観察部１７）を構成する場合に、当該他の光学系の構成の自由度を向上させることができる。

以上の作用及び効果は、レーザ加工ヘッド１０Ｂによっても同様に奏される。

また、レーザ加工装置１では、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に片寄っており、レーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４が、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１においてレーザ加工ヘッド１０Ａ側に片寄っている。これにより、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのそれぞれをＹ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４とを互いに近付けることができる。よって、レーザ加工装置１によれば、対象物１００を効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１では、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動する。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１では、支持部７が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転する。これにより、対象物１００をより効率良く加工することができる。
［変形例］

例えば、図６に示されるように、入射部１２、調整部１３及び集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線Ａ上に配置されていてもよい。これによれば、調整部１３をコンパクトに構成することができる。その場合、調整部１３は、反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５を有していなくてもよい。また、調整部１３は、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有していてもよい。これによれば、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２を有する調整部１３をコンパクトに構成することができる。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。

また、筐体１１は、第１壁部２１、第２壁部２２、第３壁部２３及び第５壁部２５の少なくとも１つがレーザ加工装置１の取付部６５（又は取付部６６）側に配置された状態で筐体１１が取付部６５（又は取付部６６）に取り付けられるように、構成されていればよい。また、集光部１４は、少なくともＹ方向において第４壁部２４側に片寄っていればよい。これらによれば、Ｙ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。また、Ｚ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、対象物１００に集光部１４を近付けることができる。

また、集光部１４は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、集光部１４の光軸に垂直な方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第１壁部２１側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。その場合、入射部１２は、Ｘ方向において第１壁部２１側に片寄っていてもよい。これによれば、筐体１１内の領域のうち調整部１３に対して第２壁部２２側の領域に他の構成（例えば、測定部１６及び観察部１７）を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。

また、光源ユニット８の出射部８１ａからレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２へのレーザ光Ｌ１の導光、及び光源ユニット８の出射部８２ａからレーザ加工ヘッド１０Ｂの入射部１２へのレーザ光Ｌ２の導光の少なくとも１つは、ミラーによって実施されてもよい。図７は、レーザ光Ｌ１がミラーによって導光されるレーザ加工装置１の一部分の正面図である。図７に示される構成では、レーザ光Ｌ１を反射するミラー３が、Ｙ方向において光源ユニット８の出射部８１ａと対向し且つＺ方向においてレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向するように、移動機構６の移動部６３に取り付けられている。

図７に示される構成では、移動機構６の移動部６３をＹ方向に沿って移動させても、Ｙ方向においてミラー３が光源ユニット８の出射部８１ａと対向する状態が維持される。また、移動機構６の取付部６５をＺ方向に沿って移動させても、Ｚ方向においてミラー３がレーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２と対向する状態が維持される。したがって、レーザ加工ヘッド１０Ａの位置によらず、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に確実に入射させることができる。しかも、光ファイバ２による導光が困難な高出力長短パルスレーザ等の光源を利用することもできる。

また、図７に示される構成では、ミラー３は、角度調整及び位置調整の少なくとも１つが可能となるように、移動機構６の移動部６３に取り付けられていてもよい。これによれば、光源ユニット８の出射部８１ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、レーザ加工ヘッド１０Ａの入射部１２に、より確実に入射させることができる。

また、光源ユニット８は、１つの光源を有するものであってもよい。その場合、光源ユニット８は、１つの光源から出力されたレーザ光の一部を出射部８１ａから出射させ且つ当該レーザ光の残部を出射部８２ｂから出射させるように、構成されていればよい。

また、レーザ加工装置１は、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えていてもよい。１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１でも、集光部１４の光軸に垂直なＹ方向に沿って筐体１１を移動させる場合に、例えば、第４壁部２４側に他の構成が存在したとしても、当該他の構成に集光部１４を近付けることができる。よって、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１によっても、対象物１００を効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、取付部６５がＺ方向に沿って移動すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。また、１つのレーザ加工ヘッド１０Ａを備えるレーザ加工装置１において、支持部７が、Ｘ方向に沿って移動し、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転すれば、対象物１００をより効率良く加工することができる。

また、レーザ加工装置１は、３つ以上のレーザ加工ヘッドを備えていてもよい。図８は、２対のレーザ加工ヘッドを備えるレーザ加工装置１の斜視図である。図８に示されるレーザ加工装置１は、複数の移動機構２００，３００，４００と、支持部７と、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０Ｄと、光源ユニット（図示省略）と、を備えている。

移動機構２００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれの方向に沿って支持部７を移動させ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

移動機構３００は、固定部３０１と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）３０５，３０６と、を有している。固定部３０１は、装置フレーム（図示省略）に取り付けられている。１対の取付部３０５，３０６のそれぞれは、固定部３０１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。

移動機構４００は、固定部４０１と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）４０５，４０６と、を有している。固定部４０１は、装置フレーム（図示省略）に取り付けられている。１対の取付部４０５，４０６のそれぞれは、固定部４０１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｘ方向に沿って移動することができる。なお、固定部４０１のレールは、固定部３０１のレールと立体的に交差するように配置されている。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構３００の取付部３０５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ａから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構３００の取付部３０６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｂから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。

レーザ加工ヘッド１０Ｃは、移動機構４００の取付部４０５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｃは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｃから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。レーザ加工ヘッド１０Ｄは、移動機構４００の取付部４０６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｄは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光を照射する。レーザ加工ヘッド１０Ｄから出射されるレーザ光は、光源ユニット（図示省略）から光ファイバ２によって導光される。

図８に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成は、図１に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成と同様である。図８に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０Ｄの構成は、図１に示されるレーザ加工装置１における１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢをＺ方向に平行な軸線を中心線として９０°回転した場合の１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂの構成と同様である。

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ｃの筐体（第１筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｄ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｃの集光部１４は、Ｙ方向において第４壁部２４側（すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｄ側）に片寄っている。

レーザ加工ヘッド１０Ｄの筐体（第２筐体）１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｃ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｄの集光部１４は、Ｙ方向において第４壁部２４側（すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｃ側）に片寄っている。

以上により、図８に示されるレーザ加工装置１では、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０ＢのそれぞれをＹ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ａの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｂの集光部１４とを互いに近付けることができる。また、１対のレーザ加工ヘッド１０Ｃ，１０ＤのそれぞれをＸ方向に沿って移動させる場合に、レーザ加工ヘッド１０Ｃの集光部１４とレーザ加工ヘッド１０Ｄの集光部１４とを互いに近付けることができる。

また、レーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置は、対象物１００の内部に改質領域を形成するためのものに限定されず、他のレーザ加工を実施するためのものであってもよい。

次に、実施形態を説明する。以下、上述した実施形態と重複する説明は省略する。

図９に示されるレーザ加工装置１０１は、対象物１００に集光位置（少なくとも集光領域の一部，集光点）を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物１００に改質領域を形成する装置である。レーザ加工装置１０１は、トリミング加工、放射カット加工及び剥離加工を対象物１００に施し、半導体デバイスを取得（製造）する。トリミング加工は、対象物１００において不要部分を除去するための加工である。放射カット加工は、トリミング加工で除去する当該不要部分を分離するための加工である。剥離加工は、対象物１００の一部分を剥離するための加工である。

対象物１００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１００の表面１００ａ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。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、対象物１００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。有効領域Ｒは、デバイス領域である。例えば有効領域Ｒは、対象物１００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。有効領域Ｒは、除去領域Ｅよりも内側の内側領域である。除去領域Ｅは、対象物１００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１００において有効領域Ｒ以外の外縁部分である。例えば除去領域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１００を厚さ方向から見て周縁部分（外縁のベベル部）を含む。除去領域Ｅは、放射カット加工の対象となる放射カット領域である。

対象物１００には、剥離予定面としての仮想面Ｍ１が設定されている。仮想面Ｍ１は、剥離加工による改質領域の形成を予定する面である。仮想面Ｍ１は、対象物１００のレーザ光入射面である裏面１００ｂに対向する面である。仮想面Ｍ１は、裏面１００ｂに平行な面であり、例えば円形状を呈している。仮想面Ｍ１は、仮想的な領域であり、平面に限定されず、曲面ないし３次元状の面であってもよい。有効領域Ｒ、除去領域Ｅ及び仮想面Ｍ１の設定は、制御部９において行うことができる。有効領域Ｒ、除去領域Ｅ及び仮想面Ｍ１は、座標指定されたものであってもよい。

対象物１００には、トリミング予定ラインとしてのライン（環状ライン）Ｍ２が設定されている。ラインＭ２は、トリミング加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ２は、対象物１００の外縁の内側において環状に延在する。ここでのラインＭ２は、円環状に延在する。ラインＭ２は、対象物１００の内部における仮想面Ｍ１よりもレーザ光入射面とは反対側の部分にて、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Ｍ２の設定は、制御部９において行うことができる。ラインＭ２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Ｍ２は、座標指定されたものであってもよい。ラインＭ２の設定に関する説明は、後述のラインＭ３〜Ｍ４においても同様である。

対象物１００には、放射カット予定ラインとしてのライン（直線状ライン）Ｍ３が設定されている。ラインＭ３は、放射カット加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、対象物１００の径方向に沿う直線状（放射状）に延在する。ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、除去領域Ｅが周方向に等分割（ここでは四分割）するように複数設定されている。図示する例では、ラインＭ３は、レーザ光入射面から見て、一方向に延びるラインＭ３ａ，Ｍ３ｂと、一方向に直交する他方向に延びるラインＭ３ｃ，Ｍ３ｄと、を含む。

図９に示されるように、レーザ加工装置１０１は、ステージ１０７、レーザ加工ヘッド１０Ａ、第１Ｚ軸レール１０６Ａ、Ｙ軸レール１０８、撮像部１１０、ＧＵＩ（Graphical User Interface）１１１、及び、制御部９を備える。ステージ１０７は、対象物１００を支持する支持部である。ステージ１０７は、上記支持部７（図１参照）と同様に構成されている。ステージ１０７の支持面１０７ａには、対象物１００の裏面１００ｂをレーザ光入射面側である上側にした状態（表面１００ａをステージ１０７側である下側にした状態）で、対象物１００が載置される。ステージ１０７は、その中心に設けられた回転軸Ｃを有する。回転軸Ｃは、集光部１４の光軸方向であるＺ方向に沿って延びる軸である。ステージ１０７は、回転軸Ｃを中心に回転可能である。ステージ１０７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。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ステージ１０７に載置された対象物１００に集光部１４を介してレーザ光Ｌ１（図１１（ａ）参照）をＺ方向に沿って照射し、当該対象物１００の内部に改質領域を形成する。レーザ加工ヘッド１０Ａは、第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、第１Ｚ軸レール１０６Ａに沿ってＺ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、Ｙ軸レール１０８に沿ってＹ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、照射部を構成する。集光部１４は、集光レンズを含む。

レーザ加工ヘッド１０Ａは、反射型空間光変調器３４及び測距センサ３６を備える。反射型空間光変調器３４は、レーザ光Ｌ１の光軸に垂直な面内における集光点の形状（以下、「ビーム形状」ともいう）を成形する成形部を構成する。反射型空間光変調器３４は、ビーム形状が長手方向を有するようにレーザ光Ｌ１を成形する。例えば反射型空間光変調器３４は、ビーム形状を楕円形状とする変調パターンを液晶層に表示させることで、ビーム形状を楕円形状へ成形する。

測距センサ３６は、対象物１００のレーザ光入射面に対して測距用レーザ光を出射し、当該レーザ光入射面によって反射された測距用の光を検出することで、対象物１００のレーザ光入射面の変位データを取得する。測距センサ３６としては、レーザ光Ｌ１と別軸のセンサである場合、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサを利用することができる。測距センサ３６としては、レーザ光Ｌ１と同軸のセンサである場合、非点収差方式等のセンサを利用することができる。レーザ加工ヘッド１０Ａの回路部１９（図３参照）は、測距センサ３６で取得した変位データに基づいて、集光部１４がレーザ光入射面に追従するように駆動部１８を駆動させる。これにより、対象物１００のレーザ光入射面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように、当該変位データに基づき集光部１４がＺ方向に沿って移動する。このような測距センサ３６及びその制御（以下、「追従制御」ともいう）については、他のレーザ加工ヘッドにおいても同様である。

第１Ｚ軸レール１０６Ａは、Ｚ方向に沿って延びるレールである。第１Ｚ軸レール１０６Ａは、取付部６５を介してレーザ加工ヘッド１０Ａに取り付けられている。第１Ｚ軸レール１０６Ａは、レーザ光Ｌ１の集光位置がＺ方向（仮想面Ｍ１と交差する方向）に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＺ方向に沿って移動させる。Ｙ軸レール１０８は、Ｙ方向に沿って延びるレールである。Ｙ軸レール１０８は、第１Ｚ軸レール１０６Ａに取り付けられている。Ｙ軸レール１０８は、レーザ光Ｌ１の集光位置がＹ方向（仮想面Ｍ１に沿う方向）に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ方向に沿って移動させる。第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８は、上記移動機構６（図１参照）又は上記移動機構３００（図８参照）のレールに対応する。第１Ｚ軸レール１０６Ａ及びＹ軸レール１０８は、集光部１４によるレーザ光Ｌ１の集光位置が移動するようにステージ１０７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも一方を移動させる。以下、集光部１４によるレーザ光Ｌ１の集光位置を単に「集光位置」ともいう。

撮像部１１０は、レーザ光Ｌ１の入射方向に沿う方向から対象物１００を撮像する。撮像部１１０は、アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲを含む。アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲは、レーザ加工ヘッド１０Ａと共に取付部６５に取り付けられている。アライメントカメラＡＣは、例えば、対象物１００を透過する光を用いてデバイスパターン等を撮像する。これにより得られる画像は、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１の照射位置のアライメントに供される。

撮像ユニットＩＲは、対象物１００を透過する光により対象物１００を撮像する。例えば、対象物１００がシリコンを含むウェハである場合、撮像ユニットＩＲにおいては近赤外領域の光が用いられる。撮像ユニットＩＲは、光源と、対物レンズと、光検出部と、を有する。光源は、対象物１００に対して透過性を有する光を出力する。光源は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、例えば近赤外領域の光を出力する。光源から出力された光は、ミラー等の光学系によって導光されて対物レンズを通過し、対象物１００に照射される。対物レンズは、対象物１００のレーザ光入射面とは反対側の面で反射された光を通過させる。つまり、対物レンズは、対象物１００を伝搬（透過）した光を通過させる。対物レンズは、補正環を有している。補正環は、例えば対物レンズを構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、対象物１００内において光に生じる収差を補正する。光検出部は、対物レンズを通過した光を検出する。光検出部は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光を検出する。撮像ユニットＩＲは、対象物１００の内部に形成された改質領域、及び、改質領域から延びる亀裂の少なくとも何れかを撮像することができる。レーザ加工装置１０１においては、撮像ユニットＩＲを用いて、非破壊にてレーザ加工の加工状態を確認できる。

ＧＵＩ１１１は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ１１１は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ１１１には、ユーザのタッチ等の操作により、加工条件に関する各種の設定が入力される。ＧＵＩ１１１は、ユーザからの入力を受け付ける入力部を構成する。

制御部９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。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、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が、プロセッサによって制御される。制御部９は、レーザ加工装置１０１の各部を制御し、各種の機能を実現する。

制御部９は、ステージ１０７と、レーザ加工ヘッド１０Ａと、上記移動機構６（図１参照）又は上記移動機構３００（図１参照）と、を少なくとも制御する。制御部９は、ステージ１０７の回転、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射、及び、レーザ光Ｌ１の集光位置の移動を制御する。制御部９は、ステージ１０７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１０７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。

制御部９は、ステージ１０７を回転させながら、対象物１００におけるラインＭ２（有効領域Ｒの周縁）上に集光位置を位置させた状態で、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１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トリミング処理を実行する。トリミング処理は、トリミング加工を実現する制御部９の処理である。

制御部９は、ステージ１０７を回転させずに、対象物１００におけるラインＭ３上に集光位置を位置させた状態で、レーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御すると共に、当該レーザ光Ｌ１の集光位置をラインＭ３に沿って移動させることにより、ラインにＭ３に沿って除去領域Ｅに改質領域を形成させる放射カット処理を実行する。放射カット処理は、放射カット加工を実現する制御部９の処理である。

制御部９は、ステージ１０７を回転させながら、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射させると共に、集光位置のＹ方向における移動を制御することにより、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域を形成させる剥離処理を実行する。剥離処理は、剥離加工を実現する制御部９の処理である。制御部９は、ＧＵＩ１１１の表示を制御する。ＧＵＩ１１１から入力された各種の設定に基づいて、トリミング処理、放射カット処理及び剥離処理を実行する。

改質領域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、レーザ加工ヘッド１０Ａにおいて、レーザ光Ｌ１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Ｌ１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Ｌ１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Ｌ１の照射のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

或いは、改質領域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Ｌ１の光路を開閉し、改質領域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Ｌ１をＣＷ光（連続波）へ切り替えることで、改質領域の形成を停止させてもよい。反射型空間光変調器３４の液晶層に、レーザ光Ｌ１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、改質領域が形成できないようにレーザ光Ｌ１の出力に低下させることで、改質領域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、改質領域の形成を停止させてもよい。レーザ光Ｌ１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、改質領域の形成を停止させてもよい。

次に、レーザ加工装置１０１を用いて、対象物１００にトリミング加工、放射カット加工及び剥離加工を施し、半導体デバイスを取得（製造）するレーザ加工方法の一例について、以下に説明する。

まず、裏面１００ｂをレーザ光入射面側にした状態でステージ１０７上に対象物１００を載置する。対象物１００において機能素子が搭載された表面１００ａ側は、支持基板ないしテープ材が接着されて保護されている。

続いて、トリミング加工を実施する。トリミング加工では、制御部９によりトリミング処理（第１処理）を実行する。トリミング加工は、トリミング工程（第１工程）を含む。具体的には、トリミング加工では、図１１（ａ）に示されるように、ステージ１０７を一定の回転速度で回転しながら、ラインＭ２上に集光位置Ｐ１を位置させた状態で、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御する。これにより、図１１（ｂ）及び１１（ｃ）に示されるように、ラインＭ２に沿って改質領域４を形成する。形成した改質領域４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。

続いて、放射カット加工を実施する。放射カット加工では、制御部９により放射カット処理（第２処理）を実行する。放射カット加工は、放射カット工程（第２工程）を含む。具体的には、放射カット加工では、図１１（ｂ）及び図１２（ａ）に示されるように、ステージ１０７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１がラインＭ３ａ，Ｍ３ｂに沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。ステージ１０７を９０度回転させた後、ステージ１０７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１がラインＭ３ｃ，Ｍ３ｄに沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。これにより、図１２（ｂ）に示されるように、ラインＭ３に沿って改質領域４を形成する。形成した改質領域４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、表面１００ａ及び裏面１００ｂの少なくとも何れかに到達していてもよいし、表面１００ａ及び裏面１００ｂ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１３（ａ）及び図１３（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４を境界として、除去領域Ｅを切り分けて除去する（取り除く）。

続いて、剥離加工を実施する。具体的には、図１３（ｃ）に示されるように、ステージ１０７を一定の回転速度で回転させながら、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、集光位置Ｐ１が仮想面Ｍ１の外縁側から内側にＹ方向に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動する。これにより、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って、回転軸Ｃ（図９参照）の位置を中心とする渦巻き状（インボリュート曲線）に延びる改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、複数の改質スポットを含む。

続いて、図１４（ｃ）に示されるように、例えば吸着冶具により、仮想面Ｍ１に渡る改質領域４を境界として、対象物１００の一部を剥離する。対象物１００の剥離は、ステージ１０７上で実施してもよいし、剥離専用のエリアに移動させて実施してもよい。対象物１００の剥離は、エアーブロー又はテープ材を利用して剥離してもよい。外部応力だけで対象物１００を剥離できない場合には、対象物１００に反応するエッチング液（ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等）で改質領域４を選択的にエッチングしてもよい。これにより、対象物１００を容易に剥離することが可能となる。図１４（ｄ）に示されるように、対象物１００の剥離面１００ｈ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１００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１００Ｋが取得される。

次に、剥離加工に関して、詳説する。

レーザ加工装置１０１及びそれにより実施されるレーザ加工方法では、対象物１００に集光領域の一部を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域４を形成する。レーザ加工装置１０１は、上述したように、ビーム形状が長手方向を有するようにレーザ光Ｌ１を成形する成形部として、反射型空間光変調器３４を備える。

図１５及び図１６（ａ）に示されるように、反射型空間光変調器３４により成形するビーム形状７１は、楕円形状である。ビーム形状７１は、楕円率が０．８８〜０．９５の形状である。楕円率とは、ビーム形状７１における長手方向の長さと短手方向の長さとの比である。なお、ビーム形状７１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。例えばビーム形状７１は、楕円の一部が欠けたような形状であってもよい（図１６（ｂ）参照）。このようなビーム形状７１を実現する反射型空間光変調器３４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。レーザ光Ｌ１が非点収差等によって複数の集光点を有する場合、複数の集光点のうち、レーザ光Ｌ１の光路における最も上流側の集光点の形状が、本実施形態のビーム形状７１であってもよい。ここでの長手方向は、ビーム形状７１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。

楕円形状のビーム形状７１は、集光領域（集光する領域）の一部の形状であればよい。ビーム形状７１の平面内のビーム強度分布では、長手方向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と一致する。反射型空間光変調器３４の変調パターンを調整することによって、Ｚ方向におけるビーム形状７１となる位置を所望に制御することができる。成形部としては、反射型空間光変調器３４に限定されず、スリット光学系（機械的スリット等を含む）又は非点収差光学系（シリンドリカルレンズ等を含む）であってもよい。

ビーム形状７１が有する長手方向は、加工進行方向に対して４５°以上傾いた方向である。加工進行方向は、レーザ光Ｌ１の集光領域の一部の移動方向である。加工進行方向は、後述のラインＭ４の延在方向である。以下、加工進行方向に対してビーム形状７１の長手方向が傾く角度を、「ビーム回転角度」ともいう。本実施形態では、ビーム形状７１が有する長手方向は、加工進行方向の垂直方向に沿う方向である。つまり、ビーム回転角度は９０°である。

制御部９は、反射型空間光変調器３４を制御し、ビーム形状が上述したような長手方向を有するようにレーザ光Ｌ１を成形させる。制御部９は、対象物１００おいて周縁から内側に向かって渦巻き状に延在するライン（加工用ライン）Ｍ４に沿って、集光点を相対的に移動させ、対象物１００の内部に改質領域４を形成させる。ラインＭ４は、仮想面Ｍ１上の有効領域Ｒに設定されている。ラインＭ４は、対象物１００の中心位置を中心とする渦巻き状に延びる。

ＧＵＩ１１１は、ビーム形状７１に関する情報、ビーム回転角度に関する情報、及び、反射型空間光変調器３４の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかの入力を、ユーザから受付け可能である。制御部９は、ＧＵＩ１１１の入力に基づいて、レーザ加工装置１０１の各種の動作を制御する。

剥離加工では、まず、ステージ１０７を一定の回転速度で回転させる。レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射させる（照射工程）。これと共に、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール１０８に沿って移動させ、レーザ光Ｌ１の集光点を仮想面Ｍ１の外縁側から内側にＹ方向に沿って移動させる（移動工程）。これにより、ラインＭ４に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点を相対的に移動させる。ここで、照射工程では、制御部９により反射型空間光変調器３４を制御し、ビーム回転角度が９０°となる長手方向をビーム形状７１が有するようにレーザ光Ｌ１を成形する（成形工程）。以上により、対象物１００の内部の仮想面Ｍ１上に、ラインＭ４に沿って改質領域４を形成する。

図１７（ａ）は、円形状のビーム形状のレーザ光を用いた比較例に係る剥離加工結果を説明する図である。図１７（ｂ）は、楕円形状で且つビーム回転角度が９０°のビーム形状７１のレーザ光Ｌ１を用いた本実施形態に係る剥離加工結果を説明する図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、仮想面Ｍ１に沿った断面の断面図である。加工インデックス方向は、レーザ光入射面から見てラインＭ４の延在方向に直交する方向である。ここでの加工インデックス方向は、Ｙ方向において対象物１００の周縁から内側に向かう方向である。

比較例に係る剥離加工結果では、少ないエネルギで円形の改質スポットＳ１を形成できるが、図１７（ａ）に示されるように、改質スポットＳ１から仮想面Ｍ１に沿って伸びる亀裂Ｃ１が繋がりにくい。一方、本実施形態では、ビーム形状７１の楕円形状に対応する改質スポットＳ２を形成でき、この改質スポットＳ２から仮想面Ｍ１に沿って伸びる亀裂Ｃ２は、ビーム形状７１の長手方向に対応する改質スポットＳ２の長手方向に伸びやすいことが見出される。当該長手方向は、加工進行方向と交差する方向であることから、加工進行方向と交差する方向への亀裂Ｃ２を伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を促すことができる。

したがって、本実施形態によれば、例えば、加工進行方向と交差する方向（ここでは、加工インデックス方向）における改質スポットＳ２の間隔（ラインＭ４の間隔）を広くしても、仮想面Ｍ１に沿って亀裂Ｃ２を十分に進展させることが可能となる。その結果、対象物１００の内部において仮想面Ｍ１に沿って改質領域４を形成する場合において、タクトアップを実現することが可能となる。

以下の第１剥離加工結果（表１参照）は、第１比較例及び第１実施例に係る剥離加工の結果である。第１比較例及び第１実施例では、次の条件を共通加工条件としている。すなわち、レーザ光Ｌ１を２分岐しており、分岐距離Ｘを１００μｍとし、分岐距離Ｙを６０μｍとしている。分岐距離Ｘは、レーザ光Ｌ１を２分岐して成る２つのビーム形状７１についての加工進行方向の距離であり、分岐距離Ｙは、当該２つのビーム形状７１についての加工インデックス方向の距離である（図１８参照）。レーザ光Ｌ１の出力は３．７Ｗ、パルスエネルギ（分岐で２０％ロスを想定した換算値）は１８．５μＪ、パルスピッチは６．２５μｍ、周波数は８０ｋＨｚ、パルス幅は７００ｎｓとしている。対象物１００は、その主面の面方位が［１００］のウェハであって、対象物１００の０°方向は１１０面に対応する。
［第１剥離加工結果］

ＳＦＣ状態は、スライシングフルカット状態を意味する。スライシングフルカット状態は、仮想面Ｍ１に沿って形成された改質領域４に含まれる複数の改質スポットから伸びる亀裂が、仮想面Ｍ１に沿って伸展して互いに繋がる状態である。スライシングフルカット状態は、改質スポットから伸びる亀裂が、撮像部１１０で得られた画像上において左右上下に伸展し、ラインＭ４を跨いで繋がっている状態である。スライシングフルカット状態は、撮像部１１０で得られた画像上において改質スポットが確認できない状態（当該亀裂により形成された空間ないし隙間が確認される状態）である。

上記の第１剥離加工結果によれば、ビーム形状７１を長手方向を有する形状とし、当該長手方向を加工進行方向と交差する方向にすること（例えば、ビーム形状７１を楕円形状とし、ビーム回転角度を９０°とすること）で、ビーム形状７１が円形状の場合と比べて、加工進行方向と交差する方向への亀裂を伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を促し得ることがわかる。

図１９（ａ）は、楕円率とビーム形状７１との関係を示す図である。図１９（ｂ）は、楕円率及びビーム回転角度とスライシングフルカット状態の発生率とを示す図である。図中の「−」は、測定不能を表している。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示されるように、ビーム形状７１の楕円率が０．８８よりも小さい場合には、スライシングフルカット状態の発生率が極めて低いことが見出される。例えばビーム形状７１の楕円率が０．５９であると、スライシングフルカット状態の発生率が０％であることがわかる。ビーム形状７１の楕円率が０．９５よりも大きい場合には、スライシングフルカット状態の発生率が極めて低いことがわかる。例えばビーム形状７１の楕円率が１（真円）であると、スライシングフルカット状態の発生率が４０％であることがわかる。

したがって、本実施形態では、集光領域の一部の形状は、楕円率が０．８８〜０．９５の形状である。これにより、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を一層促すことができる。ビーム形状７１が有する長手方向に沿って亀裂を一層伸びやすくし、スライシングフルカット状態の発生率を高めることができる。

また、図１９（ｂ）に示されるように、楕円形状のビーム形状７１のビーム回転角度が０°であると、スライシングフルカット状態の発生率が極めて低いことがわかる。楕円形状のビーム形状７１のビーム回転角度が９０°であると、スライシングフルカット状態の発生率を高め得ることがわかる。なお、楕円形状のビーム形状７１のビーム回転角度が０°の場合とは、ビーム形状７１の長手方向が加工進行方向に沿う場合である（図２０参照）。

以下の第２剥離加工結果（表２参照）は、ビーム回転角度を変化させた場合の剥離加工の結果である。第２剥離加工結果の共通加工条件については、パルスピッチが１０μｍである以外は上記の第１剥離加工結果の共通加工条件と同様である。楕円率は、０．９５としている。なお、第２剥離加工結果において、例えば楕円形状のビーム形状７１のビーム回転角度が６０°の場合とは、加工進行方向に対してビーム形状７１の長手方向が傾く角度が６０°の場合である（図２１参照）。
［第２剥離加工結果］

上記の第２剥離加工結果によれば、ビーム回転角度を４５°以上とすることで、加工進行方向と交差する方向への亀裂を一層伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を一層促し得ることがわかる。また、ビーム回転角度を９０°とすることで、加工進行方向と交差する方向への亀裂をより一層伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展をより一層促し得ることがわかる。

したがって、本実施形態では、ビーム形状７１の長手方向は、加工進行方向に対して４５°以上傾いた方向である。この場合、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を一層促すことができる。本実施形態では、ビーム形状７１の長手方向は、加工進行方向の垂直方向に沿う方向である。この場合、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展をより一層促すことができる。

以下の第３剥離加工結果（表３及び表４参照）は、パルスピッチを変化させた場合の剥離加工の結果である。第３剥離加工結果の共通加工条件については、パルピッチ以外は上記の第１剥離加工結果の共通加工条件と同様である。楕円率は、０．９５とし、ビーム回転角度は、９０°としている。
［第３剥離加工結果］

上記の第３剥離加工結果によれば、パルスピッチは６．２５μｍ〜１０μｍとすることで、加工進行方向と交差する方向への亀裂を一層伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を一層促し得ることがわかる。

以下の第４剥離加工結果（表５及び表６参照）は、パルスエネルギを変化させた場合の剥離加工の結果である。第４剥離加工結果の共通加工条件については、パルスエネルギ以外は上記の第２剥離加工結果の共通加工条件と同様である。楕円率は、０．９５としている。
［第３剥離加工結果］

上記の第４剥離加工結果によれば、パルスエネルギを１８．５μＪ（１６μＪよりも大きく２０μＪよりも小さい）とすることで、加工進行方向と交差する方向への亀裂を一層伸びやすくして、仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を一層促し得ることがわかる。

本実施形態では、制御部９は、対象物１００において周縁から内側に向かって渦巻き状に延在するラインＭ４に沿って、集光領域の一部を相対的に移動させ、対象物１００の内部に改質領域４を形成する。これにより、仮想面Ｍ１に渡る改質領域４及び改質領域４から伸びる亀裂を境界として、対象物１００の一部を精度よく剥離することができる。

本実施形態では、ビーム形状７１に関する情報、ビーム回転角度に関する情報、及び、反射型空間光変調器３４の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかの入力を、ユーザから受付け可能なＧＵＩ１１１を備える。制御部９は、ＧＵＩ１１１の入力に基づいて、ステージ１０７の回転、レーザ加工ヘッド１０ＡからのレーザＬ１の照射、及び、レーザ加工ヘッド１０ＡのＹ軸レール１０８に沿った移動を制御する。これにより、剥離加工を実施するに当たり、ビーム形状７１に関する情報、ビーム回転角度に関する情報、及び、反射型空間光変調器３４の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかを所望に設定することができる。仮想面Ｍ１に沿う亀裂の進展を促すように、ビーム形状７１及びビーム回転角度等を容易に調整することができる。

図２２は、ＧＵＩ１１１のタッチパネル１１１ａに表示する設定画面の例を示す図である。ＧＵＩ１１１のタッチパネル１１１ａによれば、各種の詳細設定を表示及び入力することができる。図２２に示されるように、ＧＵＩ１１１を介して表示及び入力させる設定の項目例は、例えば、対象物１００の厚さ、反射型空間光変調器３４のＸオフセット、反射型空間光変調器３４のＹオフセット、ビーム形状、ビーム回転角度、加工インデックスを含む。また、ＧＵＩ１１１を介して表示及び入力させる設定の項目例は、例えば、焦点数、分岐距離Ｘ、分岐距離Ｙ、レーザ光Ｌ１のパルス幅、周波数、加工深さ、加工速度、レーザ光Ｌ１の出力、集光補正レベルを含む。

反射型空間光変調器３４のＸオフセットは、液晶層において変調パターンを表示させる際の液晶層の基準位置を、所定方向にオフセットとさせる距離である。反射型空間光変調器３４のＹオフセットは、液晶層において変調パターンを表示させる際の液晶層の基準位置を、当該所定方向の直交方向にオフセットとさせる距離である。加工インデックスは、加工インデックス方向において隣接する一対の改質スポットの間の距離である。集光補正レベルは、加工位置における収差補正の強さの程度であり、数字が大きいほど収差補正が大きい。各種の入力は、ユーザが値を指定、ユーザがドロップダウンで選択、又は、自動選択することによって実現できる。

ビーム形状の入力では、楕円と真円とを指定ないし選択させてもよいし、楕円率又はそれを実現する変調パターン名を指定ないし選択させてもよいし、変調パターンの強度を指定ないし選択させてもよい。出力は、レーザ光Ｌ１のトータルの出力であってもよいし、レーザ光Ｌ１を分岐して成る各ビームの出力であってもよい。分岐距離Ｘ及び分岐距離Ｙの入力では、値を指定させてもよいし、有り無しを選択させてもよい。

図２３は、ＧＵＩ１１１のタッチパネル１１１ａに表示する設定画面の他の例を示す図である。図２３に示されるように、ＧＵＩ１１１を介して表示及び入力させる設定の項目例は、図２２に示される例に対して、ビーム形状及びビーム回転角度を含まず、スリットを含む。スリットは、ビーム形状７１が上述の長手方向を有する形状となるようにレーザ光Ｌ１を成形する成形部に対応する項目である。スリットの入力では、有り無しを選択させてもよいし、所望のビーム形状７１とすべくスリット幅を入力又は選択させてもよい。

［変形例］
以上、本発明の一態様は、上述した実施形態に限定されない。

上記実施形態では、剥離加工により対象物１００を剥離する前に、改質領域４を形成するトリミング加工及び放射カット加工を行ったが、剥離加工、トリミング加工及び放射カット加工の実施順は順不同である。トリミング加工及び放射カット加工の少なくとも何れかは実施しなくてもよい。

上記実施形態では、剥離加工において改質領域４を形成するための加工用ラインとして渦巻き状のラインＭ４を設定したが、これに限定されず、種々の形状の加工用ラインが対象物１００に設定されていてもよい。例えば、直線状の複数のライン（並行ライン）が、所定方向に並ぶように対象物１００に設定されていてもよい。

上記実施形態は、照射部として複数のレーザ加工ヘッドを備えていてもよい。照射部として複数のレーザ加工ヘッドを備える場合、複数のレーザ加工ヘッドの少なくとも何れかを用いて上述のレーザ加工を実施してもよい。

上記実施形態では、反射型空間光変調器３４を採用したが、空間光変調器は反射型のものに限定されず、透過型の空間光変調器を採用してもよい。上記実施形態では、対象物１００の種類、対象物１００の形状、対象物１００のサイズ、対象物１００が有する結晶方位の数及び方向、並びに、対象物１００の主面の面方位は特に限定されない。

上記実施形態では、対象物１００の裏面１００ｂをレーザ光入射面としたが、対象物１００の表面１００ａをレーザ光入射面としてもよい。上記実施形態では、改質領域４は、例えば対象物１００の内部に形成された結晶領域、再結晶領域、又は、ゲッタリング領域であってもよい。結晶領域は、対象物１００の加工前の構造を維持している領域である。再結晶領域は、一旦は蒸発、プラズマ化あるいは溶融した後、再凝固する際に単結晶あるいは多結晶として凝固した領域である。ゲッタリング領域は、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する領域であり、連続的に形成されていてもよいし、断続的に形成されていてもよい。上記実施形態は、アブレーション等の加工へ適用されてもよい。

上記実施形態では、ビーム回転角度は特に限定されず、加工進行方向から傾く角度であればよい。上記実施形態では、対象物１００に照射されるレーザ光Ｌ１の偏光方向は特に限定されないが、例えば偏光方向は加工進行方向に沿う方向としてもよい。レーザ光Ｌ１の偏光方向は、種々の公知技術により調整できる。

上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

１，１０１…レーザ加工装置、４…改質領域、６，３００…移動機構、９…制御部、１０Ａ，１０Ｂ…レーザ加工ヘッド（照射部）、３４…反射型空間光変調器（成形部）、７１…ビーム形状（集光領域の一部の形状）、１００…対象物、１００ａ…表面、１００ｂ…裏面（レーザ光入射面）、１０７…ステージ（支持部）、１０８…Ｙ軸レール（移動機構）、１１１…ＧＵＩ（入力部）、Ｌ１…レーザ光（レーザ光）、Ｍ１…仮想面、Ｍ４…ライン（加工用ライン）。

Claims (7)

1. 対象物に集光領域の一部を合わせてレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
   前記対象物を支持する支持部と、
   前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部と、
   前記対象物の内部において前記集光領域の一部が前記仮想面に沿って移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
   前記支持部、前記照射部及び前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
   前記照射部は、前記レーザ光の光軸に垂直な面内における前記集光領域の一部の形状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、
   前記長手方向は、前記集光領域の一部の移動方向と交差する方向である、レーザ加工装置。
2. 前記長手方向は、前記集光領域の一部の移動方向に対して４５°以上傾いた方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記長手方向は、前記集光領域の一部の移動方向の垂直方向に沿う方向である、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記集光領域の一部の形状は、楕円率が０．８８〜０．９５の形状である、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、前記対象物において周縁から内側に向かって渦巻き状に延在する加工用ラインに沿って、前記集光領域の一部を相対的に移動させ、前記対象物の内部に前記改質領域を形成する、請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
6. ユーザから、前記集光領域の一部の形状に関する情報、前記集光領域の一部の移動方向に対する傾きに関する情報、及び、前記成形部の設定に関する情報のうちの少なくとも何れかの入力を、ユーザから受付け可能な入力部を備え、
   前記制御部は、前記入力部の入力に基づいて、前記支持部、前記照射部及び前記移動機構を制御する、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
7. 対象物に集光領域の一部を合わせてレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部において仮想面に沿って改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
   前記対象物に前記レーザ光を照射する照射工程と、
   前記対象物の内部において前記集光領域の一部が前記仮想面に沿って移動するように、前記対象物を支持する支持部及び前記対象物に前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動させる移動工程と、を備え、
   前記照射工程は、前記レーザ光の光軸に垂直な面内における前記集光領域の一部の形状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工程を有し、
   前記長手方向は、前記集光領域の一部の移動方向と交差する方向である、レーザ加工方法。

Images