JPWO2020090893A1 - レーザ加工方法 - Google Patents

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Abstract

レーザ加工方法は、表面側に機能素子層を有する対象物に対して、対象物の裏面から、ラインに沿ってパルスレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備える。レーザ光照射工程は、ラインに沿って第１パルスレーザ光を機能素子層に照射し、ラインに沿って弱化領域を機能素子層に形成する第１工程と、ラインに沿って、第１パルスレーザ光に対して後行するように第２パルスレーザ光を対象物の内部に照射し、ラインに沿って表面に達する亀裂を対象物に形成する第２工程と、を有する。第１パルスレーザ光のパルス幅は、第２パルスレーザ光のパルス幅よりも短い。

Description

本発明の一側面は、レーザ加工方法に関する。
レーザ加工方法に関する技術として、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
上述した技術では、表面側に機能素子層を有する対象物を加工対象とする場合、当該対象物の表面に達する（露出する）亀裂を形成し難くなる可能性があり、対象物をラインに沿って精度よく切断することが困難になる。
本発明の一側面は、上記実情に鑑みてなされたものであり、対象物を精度よく切断することが可能なレーザ加工方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法は、表面側に機能素子層を有する対象物に対して、対象物の裏面から、ラインに沿ってパルスレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、レーザ光照射工程は、ラインに沿って第１パルスレーザ光を機能素子層に照射し、ラインに沿って弱化領域を機能素子層に形成する第１工程と、ラインに沿って、第１パルスレーザ光に対して後行するように第２パルスレーザ光を対象物の内部に照射し、ラインに沿って表面に達する亀裂を対象物に形成する第２工程と、を有し、第１パルスレーザ光のパルス幅は、第２パルスレーザ光のパルス幅よりも短い。
このレーザ加工方法では、第１パルスレーザ光を機能素子層に照射することにより、機能素子層を弱化させて、機能素子層に弱化領域を形成することができる。よって、第１パルスレーザ光の照射後に第２パルスレーザ光を照射することで、当該弱化領域を利用して、対象物において機能素子層側の表面に達する亀裂（以下、「ハーフカット」ともいう）を、ラインに沿って確実に形成することができる。対象物を精度よく切断することが可能となる。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、第１パルスレーザ光のパルスピッチは、第２パルスレーザ光のパルスピッチよりも短くてもよい。この場合、第１パルスレーザ光の機能素子層への照射により、機能素子層に弱化領域を確実に形成することができる。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、機能素子層は、保護膜、低誘電率膜及びメタル層の少なくとも何れかを含んでいてもよい。この場合、機能素子層側の表面にはハーフカットを特に形成に難いことから、ハーフカットを確実に形成できる上記作用効果は特に有効である。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、第１工程において、第１パルスレーザ光の集光位置は、機能素子層に対してパルスレーザ光の入射側と反対側に離れた位置、対象物の内部の位置、又は、機能素子層の内部の位置であってもよい。この場合、第１パルスレーザ光の機能素子層への照射により、機能素子層に弱化領域を確実に形成することができる。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、対象物の表面には、保護テープ又は保護基材が貼付されていてもよい。保護テープ又は保護基材により、対象物における表面側の機能素子層を保護することができると共に、機能素子層に弱化領域を形成する際に生じ得る加工副次物が飛散することを抑制できる。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法では、第１工程では、第１パルスレーザ光を第１レーザ加工ヘッドから照射すると共に、当該第１レーザ加工ヘッドをラインに沿って移動し、第２工程では、第２パルスレーザ光を第２レーザ加工ヘッドから照射すると共に、当該第２レーザ加工ヘッドを当該第１レーザ加工ヘッドに追従するようにラインに沿って移動してもよい。この場合、弱化領域の形成及び当該弱化領域を利用したハーフカットの形成を、効率よく実現することが可能となる。
本発明の一側面に係るレーザ加工方法は、表面側に機能素子層を有する対象物に対して、前記対象物の裏面から、ラインに沿ってパルスレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、前記レーザ光照射工程は、前記ラインに沿って第１パルスレーザ光を前記機能素子層に照射し、前記ラインに沿って弱化領域を前記機能素子層に形成する第１工程と、前記ラインに沿って、前記第１パルスレーザ光に対して後行するように第２パルスレーザ光を前記対象物の内部に照射する第２工程と、を有し、前記第１パルスレーザ光のパルス幅は、前記第２パルスレーザ光のパルス幅よりも短い。
このレーザ加工方法においても、第１パルスレーザ光を機能素子層に照射することにより、機能素子層を弱化させて、機能素子層に弱化領域を形成することができる。よって、第２パルスレーザ光を照射することで、当該弱化領域を利用して、ラインに沿って対象物を精度よく切断することが可能となる。
本発明の一側面によれば、対象物を精度よく切断することが可能なレーザ加工方法を提供することが可能となる。
図１は、一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（ａ）は、図１に示されるレーザ加工装置により実施されるレーザ加工の例を説明するための対象物の側断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の続きを示す対象物の側断面図である。 図７は、図６（ｂ）の続きを示す対象物の側断面図である。 図８（ａ）は、レーザ光照射工程の詳細を説明する対象物の側断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の続きを示す対象物の側断面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の続きを示す対象物の側断面図である。 図９（ａ）は、第１レーザ光の集光位置の他の例を示す対象物の側断面図である。図９（ｂ）は、第１レーザ光の集光位置の更に他の例を示す対象物の側断面図である。 図１０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１１は、変形例のレーザ加工装置の一部分の正面図である。 図１２は、変形例のレーザ加工装置の斜視図である。
以下、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。
［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、実施形態に係るレーザ加工方法を実施する。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（第１レーザ加工ヘッド、第２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（第１移動部、第２移動部）６３，６４と、１対の取付部（第１取付部、第２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。
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。
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（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。
［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側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１とは反対側に位置している。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、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。筐体１１の第６壁部２６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。
図６（ａ）、図６（ｂ）及び図７に示されるように、本実施形態の制御部９は、第１及び第２レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂからの第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射、及び、第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２の第１及び第２集光点の移動を制御する。
制御部９は、対象物１００に対して裏面１００ｂから複数のライン１０５に沿ってパルスレーザ光としてのレーザ光を照射させるレーザ光照射処理を実行する。対象物１００は、基板１０２及び機能素子層１０４を有する。機能素子層１０４は、対象物１００の表面１００ａ側に配置されている。つまり、対象物１００では、基板１０２上に機能素子層１０４が設けられている。基板１０２における機能素子層１０４側と反対側の面が、対象物１００の裏面１００ｂを構成する。機能素子層１０４における基板１０２と反対側の面が、対象物１００の表面１００ａを構成する。
複数のライン１０５は、対象物１００の厚さ方向から見て、機能素子層１０４に含まれている複数の機能素子のそれぞれの間を通っている。対象物１００の厚さ方向から見て、複数の機能素子はマトリックス状に配列されており、複数のライン１０５は格子状に設定されている。ライン１０５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。
レーザ光照射処理は、ライン１０５に沿って第１パルスレーザ光としての第１レーザ光Ｌ１を機能素子層１０４に照射させ、ライン１０５に沿って弱化領域Ｊを機能素子層１０４に形成する第１処理を有する。弱化領域Ｊとは、機能素子層１０を弱化させた領域である。弱化させることは、脆くさせることを含む。
弱化は、脆化を含む。機能素子層１０の弱化とは、機能素子層１０の少なくとも一部の領域（例えば、機能素子層１０の一部分、及び、機能素子層１０を構成する複数層の中の少なくとも一層等）における、第１レーザ光Ｌ１の吸収による溶融及び蒸発等の熱損傷、レーザ照射による化学結合の変化、並びに、切断又はアブレーション加工等の非熱加工の結果等を意味する。機能素子層１０の弱化とは、結果として機能素子層１０に曲げ応力又は引張応力等の応力をかけた場合に、非処理領域（弱化していない領域）と比較して切断又は破壊がしやすい状態になっていることをいう。弱化領域（脆化領域）Ｊは、レーザ照射による痕跡が生じた領域とも言え、非処理領域と比較して切断又は破壊がしやすい状態になっている領域である。なお、弱化領域Ｊは、機能素子層１０の少なくとも一部の領域において、ライン状に連続的に形成されていてもよいし、レーザ照射のパルスピッチに応じて断続的に形成されていてもよい。
レーザ光照射処理は、ライン１０５に沿って、第１処理で弱化領域Ｊを形成させながら、第１レーザ光Ｌ１に対して後行するように第２パルスレーザ光としての第２レーザ光Ｌ２を対象物１００の内部に照射させ、ライン１０５に沿って表面１００ａに達する亀裂Ｃを対象物１００に形成させる第２処理を有する。「第２レーザ光Ｌ２が第１レーザ光Ｌ１に対して後行する」とは、第１レーザ光Ｌ１の後に第２レーザ光Ｌ２が進行することであって、第１レーザ光Ｌ１に対して第２レーザ光Ｌ２が先行しないことである。「第２レーザ光Ｌ２が第１レーザ光Ｌ１に対して後行する」とは、ライン１０５における第１レーザ光Ｌ１をスキャン（走査）済みの一部または全部に沿って、第２レーザ光Ｌ２をスキャンすることである。「第２レーザ光Ｌ２が第１レーザ光Ｌ１に対して後行する」ことでは、第１レーザ光Ｌ１の後に第２レーザ光Ｌ２が進行すれば、第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される各タイミングは重畳していてもよいし、重畳せずに別であってもよい。
制御部９は、レーザ光照射処理において、第１レーザ光Ｌ１のパルス幅を第２レーザ光Ｌ２のパルス幅よりも短くさせる。制御部９は、レーザ光照射処理において、第１レーザ光Ｌ１のパルスピッチを第２レーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短くさせる。制御部９は、第１処理において、第１レーザ光Ｌ１の集光位置を、機能素子層１０４に対してレーザ光入射側と反対側に離れた位置、対象物１００の基板１０２の内部の位置、又は、機能素子層１０４の内部の位置とさせる。
制御部９は、第１処理において、第１レーザ光Ｌ１を第１レーザ加工ヘッド１０Ａから照射させると共に、当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａをライン１０５に沿って移動させる。制御部９は、第２処理において、第２レーザ光Ｌ２を第２レーザ加工ヘッド１０Ｂから照射させると共に、当該第２レーザ加工ヘッド１０Ｂを当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａに追従するようにライン１０５に沿って移動させる。
［レーザ加工方法］
レーザ加工装置１により実施されるレーザ加工（レーザ加工方法）の例について、以下に説明する。
図６（ａ）に示されるように、対象物１００の表面１００ａに、保護テープＴＰを貼付する。なお、保護テープＴＰに代えて保護基材を表面１００ａに取り付けてもよい。この対象物１００を、その裏面１００ｂが上方に位置する状態として支持部７（図１参照）上に載置する。続いて、対象物１００に対して裏面１００ｂから、ライン１０５に沿って第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射する（レーザ光照射工程）。
図６（ｂ）に示されるように、レーザ光照射工程では、ライン１０５に沿って、第１レーザ光Ｌ１を第１レーザ加工ヘッド１０Ａから機能素子層１０４に照射する。これと共に、当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａを、ライン１０５に沿ってＹ方向に移動する。これにより、ライン１０５に沿って弱化領域Ｊを機能素子層１０４に形成する（第１工程）。
また、図７に示されるように、レーザ光照射工程では、ライン１０５に沿って、第１レーザ光Ｌ１を第１レーザ加工ヘッド１０Ａから機能素子層１０４に照射すると同時並列的に、第２レーザ光Ｌ２を第２レーザ加工ヘッド１０Ｂから照射する。これと共に、当該第２レーザ加工ヘッド１０Ｂを、当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａに追従するようにライン１０５に沿ってＹ方向に移動する。つまり、ライン１０５に沿って、第１工程で弱化領域Ｊを形成しながら、第１レーザ光Ｌ１に対して後行するように対象物１００の内部に第２レーザ光Ｌ１を照射する。これにより、ライン１０５に沿って、表面１００ａに達する亀裂Ｃを対象物１００に形成する（第２工程）。図７に示される例では、亀裂Ｃは、紙面と平行な方向に沿って延びており、半透明で塗りつぶした範囲に存在している。
レーザ光照射工程では、第１工程での第１レーザ光Ｌ１のパルス幅は、第２工程での第２レーザ光Ｌ２のパルス幅よりも短い。レーザ光照射工程では、第１工程での第１レーザ光Ｌ１のパルスピッチは、第２工程での第２レーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短い。
次に、上述したレーザ光照射工程について、図８及び図９を用いて詳説する。
図８（ａ）に示される対象物１００は、シリコンウェハである基板１０２と、基板１０２上に設けられた積層構造の機能素子層１０４と、を有する。機能素子層１０４は、保護膜１０４ａ、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃを含む。保護膜１０４ａは、例えばＳｉＯ２（二酸化ケイ素）膜である。低誘電率膜１０４ｂは、Low−k材料により形成された膜である。メタル層１０４ｃは、ＴＥＧ（Test Element Group）又は金属配線を含む層である。図示する例では、機能素子層１０４は、表面１００ａから裏面１００ｂに向かう順に、保護膜１０４ａ、メタル層１０４ｃ、保護膜１０４ａ、メタル層１０４ｃ、低誘電率膜１０４ｂ及び保護膜１０４ａを有する。対象物１００の表面１００ａには、保護テープＴＰが貼付されている。
レーザ光照射工程では、複数のライン１０５のそれぞれに沿って、第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射し、機能素子層１０４に含まれる各機能素子ごとに対象物１００を切断する。具体的には、まず、図８（ｂ）に示されるように、表面１００ａに保護テープが貼付されている状態で、第１レーザ光Ｌ１の集光点を機能素子層１０４の内部に合わせて、裏面１００ｂから第１レーザ光Ｌ１を当該対象物１００に照射する。つまり、裏面１００ｂをレーザ光入射面として対象物１００に第１レーザ光Ｌ１を入射し、このときの第１レーザ光Ｌ１の集光位置を機能素子層１０４の内部の位置とする。第１レーザ光Ｌ１の波長は、例えば１０６４ｎｍ〜１５５０ｎｍである。第１レーザ光Ｌ１は、超短パルスであって、第１レーザ光Ｌ１のパルス幅は、例えば１００ｆｓｅｃ〜２０ｐｓｅｃである。第１レーザ光Ｌ１のパルスピッチは、０．１μｍ〜３μｍである。
なお、対象物１００（機能素子層１０４）に熱が一定以上残っている間に、更なる第１レーザ光Ｌ１のパルスを照射することで、効率よく機能素子層１０４を弱化させることができる。例えば第１レーザ光Ｌ１をハースト発振の形式（パルスを一定数ないし一定期間連続して発振すること、バーストパルスとも称される）で照射することで、効率よく機能素子層１０４を弱化させることができる。第１レーザ光Ｌ１のバーストパルスの一例としては、パルス幅が２０ｐｓｅｃの５パルスを、３μｍのパルスピッチで照射することが挙げられる。
第１レーザ光Ｌ１を照射しつつ、ライン１０５に沿って、第１レーザ光Ｌ１（第１レーザ加工ヘッド１０Ａ）を移動する。これにより、当該ライン１０５に沿って、弱化領域Ｊを機能素子層１０４に形成する。本実施形態では、第１レーザ光Ｌ１は保護膜１０４ａよりも低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃに吸収されやすいことから、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃを弱化し、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃに弱化領域Ｊを形成する（第１工程）。
続いて、弱化領域Ｊを形成しながら、図８（ｃ）に示されるように、第２レーザ光Ｌ２の集光点を基板１０２の内部に合わせて、裏面１００ｂから第２レーザ光Ｌ１を当該対象物１００に照射する。第２レーザ光Ｌ２の波長は、例えば１０６４ｎｍ〜１５５０ｎｍである。第２レーザ光Ｌ２のパルス幅は、例えば１５０ｎｓｅｃ〜１０００ｎｓｅｃである。第２レーザ光Ｌ２のパルスピッチは、３．７５μｍ〜１０μｍである。
第２レーザ光Ｌ２を照射しつつ、ライン１０５に沿って、第２レーザ光Ｌ２（第２レーザ加工ヘッド１０Ｂ）を第１レーザ光Ｌ１に対して後行するように移動する。これにより、ライン１０５に沿って、基板１０２の内部に改質領域（不図示）を形成すると共に当該改質領域から亀裂Ｃを発生させる。
ここで、第２レーザ光Ｌ２の照射によれば、保護膜１０４ａでは亀裂Ｃが進展しやすい一方で、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃでは、密着性等の影響で亀裂Ｃが進展し難い場合もある。この点、本実施形態では、当該低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃは弱化されて弱化領域Ｊを含んでおり、この弱化領域Ｊでは、第２レーザ光Ｌ２の照射で亀裂Ｃが進展しやすい。よって、亀裂Ｃは、保護膜１０４ａと弱化領域Ｊを含む低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃとを進み、表面１００ａに達することとなる（第２工程）。
なお、本実施形態では、弱化領域Ｊを形成する際、第１レーザ光Ｌ１の集光位置を機能素子層１０４の内部の位置としているが、これに限定されない。第１レーザ光Ｌ１の当該集光位置は、対象物１００の内部の位置であればよい。或いは、図９（ａ）に示されるように、第１レーザ光Ｌ１の当該集光位置は、機能素子層１０４に対して第１レーザ光Ｌ１の入射側と反対側に離れた位置（機能素子層１０４よりも深い位置，対象物１００外であって機能素子層１０４及び保護テープＴＰを越えた位置）であってもよい。或いは、図９（ｂ）に示されるように、第１レーザ光Ｌ１の当該集光位置は、基板１０２の内部の位置であってもよい。
［作用及び効果］
以上、レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１レーザ光Ｌ１を機能素子層１０４に照射することにより、機能素子層１０４を弱化させて、機能素子層１０４に弱化領域Ｊを形成することができる。よって、第１レーザ光Ｌ１の照射後に第２レーザ光Ｌ２を照射することで、当該弱化領域Ｊを利用して、対象物１００において機能素子層１０４側の表面１００ａに達する亀裂Ｃであるハーフカットを、ライン１０５に沿って確実に形成することができる。対象物１００を精度よく切断することが可能となる。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１レーザ光Ｌ１のパルスピッチは、第２レーザ光Ｌ２のパルスピッチよりも短い。この場合、第１レーザ光Ｌ１の機能素子層１０４への照射により、機能素子層１０４に弱化領域Ｊを確実に形成することができる。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、機能素子層１０４は、保護膜１０４ａ、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃを含む。この場合、機能素子層１０４側の表面１００ａにはハーフカットを特に形成に難いことから、ハーフカットを確実に形成できる上記作用効果は特に有効である。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１レーザ光Ｌ１の集光位置は、機能素子層１０４の内部の位置である。この場合、第１レーザ光Ｌ１の機能素子層１０４への照射により、機能素子層１０４に弱化領域Ｊを確実に形成することができる。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、対象物１００の表面１００ａには、保護テープＴＰが貼付されている。保護テープＴＰにより、対象物１００における表面１００ａ側の機能素子層１０４を保護することができると共に、機能素子層１０４に弱化領域Ｊを形成する際に生じ得る加工副次物が飛散することを抑制できる。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、第１レーザ光Ｌ１を第１レーザ加工ヘッド１０Ａから照射すると共に、当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａをライン１０５に沿って移動する。また、第２レーザ光Ｌ２を第２レーザ加工ヘッド１０Ｂから照射すると共に、当該第２レーザ加工ヘッド１０Ｂを当該第１レーザ加工ヘッド１０Ａに追従するようにライン１０５に沿って移動する。この場合、弱化領域Ｊの形成及び当該弱化領域Ｊを利用したハーフカットの形成を、効率よく実現することが可能となる。
レーザ加工装置１及びレーザ加工方法は、第１レーザ光Ｌ１を機能素子層１０４に照射することにより、機能素子層１０４を弱化させて、機能素子層１０４に弱化領域Ｊを形成することができる。よって、第２レーザ光Ｌ２を照射することで、当該弱化領域Ｊを利用して、例えば表面１００ａに達するハーフカットがライン１０５に沿って形成されていなくても、ライン１０５に沿って対象物１００を精度よく切断することが可能となる。
また、本実施形態では、以下の作用及び効果も奏する。
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］
本発明の一態様は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図１０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１１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１１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１１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、レーザ光Ｌ１を導光する光ファイバ２を用いる必要がないため、レーザ光Ｌ１の波長によらず、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。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１１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１２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１２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１２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１２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度回転した場合の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１２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、本発明の一態様に係る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。
上述した実施形態において、第２工程では、第１工程で弱化領域Ｊを形成しながら、ライン１０５に沿って第１レーザ光Ｌ１に対して後行するように第２レーザ光Ｌ２を対象物１００の内部に照射したが、これに限定されない。第２工程では、第１工程での弱化領域Ｊの形成完了後（つまり、弱化領域Ｊを形成したタイミング後であって、当該タイミングとは重畳しない別タイミングで）、ライン１０５に沿って第１レーザ光Ｌ１に対して後行するように第２レーザ光Ｌ２を対象物１００の内部に照射してもよい。
上述した実施形態では、レーザ加工装置１が第１及び第２レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを備えているが、第１及び第２レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂのうち何れか一方のみを備えていてもよい。この場合、第１及び第２レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂのうち何れか一方が、第１及び第２レーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射する。上述した実施形態において、機能素子層１０４は、保護膜１０４ａ、低誘電率膜１０４ｂ及びメタル層１０４ｃの少なくとも何れかを含んでいてもよい。
なお、上述した実施形態では、１つのレーザ加工ヘッドを備え、当該１つのレーザ加工ヘッドから複数のレーザ光を照射する構成を採用してもよい。この場合、複数のレーザ光を同時照射してもよいし、多段階で照射してもよい。また、上述した実施形態では、１つのレーザ加工ヘッドを備え、当該１つのレーザ加工ヘッドから１つのレーザ光を照射する構成を採用してもよい。この場合、レーザ光を多段階で照射してもよい。
本発明は、レーザ加工装置、改質領域形成装置又はチップの製造装置として捉えるとこともできる。また、本発明は、加工方法、レーザ加工方法、改質領域形成方法又はチップの製造方法として捉えることもできる。上記実施形態及び上記変形例それぞれにおいては、他の上記実施形態及び上記変形例それぞれの構成のうちの少なくとも一部を適宜組み合わせてもよい。
上述した実施形態において、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２は、擬似連続発振（擬似ＣＷ）されたレーザ光であってもよい。擬似連続発振とは、ピークを持つパルスが、非常に高い繰返し周波数で発振する発振モードのことである。
１０Ａ…第１レーザ加工ヘッド、１０Ｂ…第２レーザ加工ヘッド、１００…対象物、１００ａ…表面、１００ｂ…裏面、１０４…機能素子層、１０４ａ…保護膜、１０４ｂ…低誘電率膜、１０４ｃ…メタル層、１０５…ライン、Ｃ…亀裂、Ｊ…弱化領域、Ｌ１…第１レーザ光（パルスレーザ光，第１パルスレーザ光）、Ｌ２…第２レーザ光（パルスレーザ光，第２パルスレーザ光）、ＴＰ…保護テープ。

Claims (7)

  1. 表面側に機能素子層を有する対象物に対して、前記対象物の裏面から、ラインに沿ってパルスレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、
    前記レーザ光照射工程は、
    前記ラインに沿って第１パルスレーザ光を前記機能素子層に照射し、前記ラインに沿って弱化領域を前記機能素子層に形成する第１工程と、
    前記ラインに沿って、前記第１パルスレーザ光に対して後行するように第２パルスレーザ光を前記対象物の内部に照射し、前記ラインに沿って前記表面に達する亀裂を前記対象物に形成する第２工程と、を有し、
    前記第１パルスレーザ光のパルス幅は、前記第２パルスレーザ光のパルス幅よりも短い、レーザ加工方法。
  2. 前記第１パルスレーザ光のパルスピッチは、前記第２パルスレーザ光のパルスピッチよりも短い、請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 前記機能素子層は、保護膜、低誘電率膜及びメタル層の少なくとも何れかを含む、請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
  4. 前記第１工程において、前記第１パルスレーザ光の集光位置は、前記機能素子層に対して前記パルスレーザ光の入射側と反対側に離れた位置、前記対象物の内部の位置、又は、前記機能素子層の内部の位置である、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
  5. 前記対象物の前記表面には、保護テープ又は保護基材が貼付されている、請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
  6. 前記第１工程では、前記第１パルスレーザ光を第１レーザ加工ヘッドから照射すると共に、当該第１レーザ加工ヘッドを前記ラインに沿って移動し、
    前記第２工程では、前記第２パルスレーザ光を第２レーザ加工ヘッドから照射すると共に、当該第２レーザ加工ヘッドを当該第１レーザ加工ヘッドに追従するように前記ラインに沿って移動する、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
  7. 表面側に機能素子層を有する対象物に対して、前記対象物の裏面から、ラインに沿ってパルスレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、
    前記レーザ光照射工程は、
    前記ラインに沿って第１パルスレーザ光を前記機能素子層に照射し、前記ラインに沿って弱化領域を前記機能素子層に形成する第１工程と、
    前記ラインに沿って、前記第１パルスレーザ光に対して後行するように第２パルスレーザ光を前記対象物の内部に照射する第２工程と、を有し、
    前記第１パルスレーザ光のパルス幅は、前記第２パルスレーザ光のパルス幅よりも短い、レーザ加工方法。
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