KR20230038461A - 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법 Download PDF

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다케시 사카모토
이쿠 사노
긴지 스기우라
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서, 상기 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물을 향해서 상기 레이저광을 조사하기 위한 조사부와, 상기 레이저광의 집광 영역을 상기 대상물에 대해서 상대 이동시키기 위한 이동부와, 상기 이동부 및 상기 조사부를 제어하기 위한 제어부를 구비한다. 상기 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 상기 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 상기 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가짐과 아울러, 상기 (100)면이 상기 레이저광의 입사면이 되도록 상기 지지부에 지지된다.

Description

레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법
본 개시의 일 측면은, 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 워크를 유지하는 유지 기구와, 유지 기구에 유지된 워크에 레이저광을 조사하는 레이저 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 집광 렌즈를 가지는 레이저 조사 기구가 기대(基臺)에 대해서 고정되어 있고, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따른 워크의 이동이 유지 기구에 의해서 실시된다.
특허 문헌 1: 일본 특허 제5456510호 특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제2020－069530호
그런데, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼로부터 그 외측 가장자리 부분을 불요 부분으로서 제거하는 트리밍 가공이 실시되는 경우가 있다. 그러나, 대상물로부터 그 외측 가장자리 부분을 제거하기 위해서, 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연재(延在)하는 라인을 따라서 레이저광의 집광점을 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 해당 라인을 따라서 개질 영역을 형성하면, 외측 가장자리 부분이 제거되어 형성되는 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하될 우려가 있는 것을 알았다.
한편, 본 발명자의 지견에 의하면, 트리밍 가공시에, 대상물의 레이저광의 입사면측으로부터, 그 반대측의 면에 이르도록 개질 영역으로부터 균열을 신전(伸展)시키는 경우, 대상물의 두께 방향을 따라서 연직 방향으로 균열을 신전시키는 것이 아니라, 두께 방향에 대해서 경사지도록 비스듬하게 균열을 신전시키는 요구가 있다. 이것은, 예를 들면, 두께 방향을 따라서 균열을 신전(伸展)시켰을 경우, 두께 방향을 따라서 대상물의 직하(直下)에 배치된 별개의 대상물(예를 들면, 대상물로서의 웨이퍼에 겹쳐 붙여진 별개의 웨이퍼)에 이르러 버리는 것 억제하기 위함이다. 즉, 본 발명자는, 상기 기술 분야에 있어서, 외측 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성 가능하게 하는 요구가 있다라는 새로운 지견을 얻었다.
이에, 본 개시의 일 측면은, 외측 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성 가능하게 하는 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해서 열심히 연구를 진행시킨 것에 의해, 다음과 같은 지견을 얻고 있다. 즉, 먼저, 대상물이 (100)면을 주면으로 하고, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 가지는 웨이퍼인 경우, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중 가공 진행 방향(집광점의 상대 이동의 방향)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록, 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록 빔 형상을 성형하는 것에 의해, 외측면의 품질의 저하를 억제할 수 있는 것이다(예를 들면, 상기의 특허 문헌 2 참조).
보다 구체적으로는, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이, 예를 들면 제1 결정 방위로 인장(引張)되는 경우에, 빔 형상을 장척 모양으로 함과 아울러, 그 길이 방향의 방향을 가공 진행 방향의 방향으로 하는 것이 아니라, 가공 진행 방향에 대해서 제1 결정 방위측과는 반대측의 제2 결정 방위에 가까워지도록 경사시킨다. 이것에 의해, 결정 방위(결정축)에 의한 균열 신전력에 대해서, 빔 형상을 장척 모양으로 한 것에 의한 균열 신전력이 상쇄되도록 작용하여, 균열이 가공 진행 방향을 정밀도 좋게 따라서 연장되게 된다고 생각된다.
또, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이, 예를 들면 제2 결정 방위로 인장되는 경우에는, 빔 형상을 장척 모양으로 함과 아울러, 그 길이 방향의 방향을 가공 진행 방향의 방향으로 하는 것이 아니라, 가공 진행 방향에 대해서 제2 결정 방위측과는 반대측의 제1 결정 방위에 가까워지도록 경사시킨다. 이것에 의해, 결정 방위에 의한 균열 신전력에 대해서, 빔 형상을 장척 모양으로 한 것에 의한 균열 신전력이 상쇄되도록 작용하여, 균열이 가공 진행 방향(BD)을 정밀도 좋게 따라서 연장되게 된다고 생각된다. 이들의 결과, 트림면의 품질 저하가 억제된다고 생각된다.
한편, 본 발명자는 상기 지견에 기초하여 한층 더 연구를 진행시킨 것에 의해, 가공 진행 방향과 결정 구조에 기초하여 빔 형상의 길이 방향의 방향을 상기와 같이 설정했을 경우라도, 빔 형상의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향의 관계에 따라서는, 트림면의 품질 저하의 보다 나은 억제의 여지가 있다는 것을 발견했다. 즉, 빔 형상의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향이, 가공 진행 방향에 대해서 동일한 측에 있는 경우에는 트림면의 품질이 상대적으로 양호한 한편으로, 빔 형상의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향이, 가공 진행 방향에 대해서 서로 역측이 되는 경우에는, 트림면의 품질이 상대적으로 양호하지 않은 경우가 있는 것이다.
특히, 가공 진행 방향을 규정하는 라인과 제2 결정 방위가 직교하는 점을 0°로 하고, 해당 라인과 제1 결정 방위가 직교하는 점을 90°로 하고, 해당 라인에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때, 45°의 점의 가공시에, 빔 형상의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향이 가공 진행 방향에 대해서 서로 역측이 되는 상태이면, 트림면의 품질의 저하가 발생하기 쉽다. 본 개시의 일 측면은, 이상과 같은 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
즉, 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 지지부에 지지된 대상물을 향해서 레이저광을 조사하기 위한 조사부와, 레이저광의 집광 영역을 대상물에 대해서 상대 이동시키기 위한 이동부와, 이동부 및 조사부를 제어하기 위한 제어부를 구비하고, 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가짐과 아울러, (100)면이 레이저광의 입사면이 되도록 지지부에 지지되고, 대상물에는 입사면에 교차하는 Z방향에서 보아, 원호 모양의 제1 영역과 제1 영역과의 경계를 가지는 원호 모양의 제2 영역을 포함하는 둥근 고리 모양의 라인이 설정되어 있고, 조사부는 Z방향에서 보았을 때에 집광 영역이 길이 방향을 가지도록, 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고, 제어부는 조사부 및 이동부를 제어하는 것에 의해서, 라인 중 제1 영역을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 대상물의 입사면과 반대측의 반대면을 향해서 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제1 가공 처리와, 조사부 및 이동부를 제어하는 것에 의해서, 라인 중 제2 영역을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성함과 아울러, 개질 영역으로부터 반대면을 향해서 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제2 가공 처리를 실행하고, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부는 성형부를 제어하는 것에 의해서, 집광 영역의 길이 방향이, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중, 집광 영역의 이동 방향인 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록, 레이저광을 성형함과 아울러, 이동부를 제어하는 것에 의해서, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향의 순역(順逆)을 동일하게 하고, 제2 결정 방위와 라인이 직교하는 점을 0°로 하고, 제1 결정 방위와 라인이 직교하는 점을 90°로 하고, 라인에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 제1 영역 및 제2 영역 중, Z방향에서 보아, 길이 방향의 경사의 방향이 가공 진행 방향에 대해서 비스듬한 균열이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록, 제1 영역과 제2 영역과의 경계가 설정된다.
혹은, 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 방법으로서, 대상물에 설정된 라인 중 제1 영역을 따라서 레이저광의 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 대상물의 레이저광의 입사면과 반대측의 반대면을 향해서 입사면에 교차하는 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제1 가공 공정과, 라인 중 제2 영역을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성함과 아울러, 개질 영역으로부터 반대면을 향해서 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제2 가공 공정을 구비하고, 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가짐과 아울러, (100)면이 입사면으로 되고, 대상물에는, Z방향에서 보아, 원호 모양의 제1 영역과 제1 영역과의 경계를 가지는 원호 모양의 제2 영역을 포함하는 둥근 고리 모양의 라인이 설정되어 있고, 제1 가공 공정 및 제2 가공 공정에서는, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역이 길이 방향을 가지도록, 또한, 집광 영역의 길이 방향이, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중, 집광 영역의 이동 방향인 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록, 레이저광을 성형함과 아울러, 제1 형성 공정과 제2 형성 공정에서 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하고, 제2 결정 방위와 라인이 직교하는 점을 0°로 하고, 제1 결정 방위와 라인이 직교하는 점을 90°로 하고, 라인에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 제1 영역 및 제2 영역 중, Z방향에서 보아, 길이 방향의 경사의 방향이 가공 진행 방향에 대해서 비스듬한 균열이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록, 제1 영역과 제2 영역과의 경계가 설정된다.
이들 장치 및 방법에서는, 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가진다. 그리고, 여기에서는, 레이저광의 집광 영역을 상대 이동시키는 라인 중 제1 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성하는 경우(제1 가공 처리, 제1 가공 공정), 및 해당 라인 중 제2 영역을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성하는 경우(제2 가공 처리, 제2 가공 공정) 각각에 있어서, 집광 영역의 길이 방향이, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록, 레이저광이 성형된다. 이 때문에, 상기 지견에 나타내지는 것처럼, 트림면의 품질 저하가 억제된다.
한편, 이들 장치 및 방법에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리(제1 가공 공정 및 제2 가공 공정도 마찬가지(이하 마찬가지))로, 개질 영역으로부터 대상물의 입사면과 반대측의 반대면을 향해서 Z방향(입사면에 교차하는 방향)에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열을 형성한다. 따라서, 상기 지견에 나타내지는 것처럼, 이 비스듬한 균열이 연장되는 방향과 집광 영역의 길이 방향의 방향의 관계를 고려할 필요가 있다. 특히, 45°의 점의 가공시에, 집광 영역의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향이 가공 진행 방향에 대해서 서로 역측이 되는 상태이면, 트림면의 품질의 저하가 발생하기 쉽다.
이것에 대해서, 이들 장치 및 방법에서는, 제1 영역과 제2 영역과의 사이의 경계가, 제1 영역 및 제2 영역 중 길이 방향의 경사의 방향이 가공 진행 방향에 대해서 비스듬한 균열이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록 설정된다. 환언하면, 제1 영역 및 제2 영역 중, 집광 영역의 길이 방향의 방향과 비스듬한 균열의 경사 방향이 가공 진행 방향에 대해서 서로 역측이 되는 상태에서 가공을 행하는 영역이, 라인에 있어서의 45°의 점에 이르지 않는다. 따라서, 품질 저하가 억제된다. 이와 같이, 이들 장치 및 방법에 의하면, 대상물의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
또한, 이들 장치 및 방법에서는, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향의 순역이 동일하게 된다. 따라서, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광의 집광 영역의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제1 영역 및 제2 영역 중 일방은, 제1 영역 및 제2 영역 중 타방보다도 길어도 된다. 이와 같이, 제1 영역과 제2 영역의 길이를 다르게 설정해도 된다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 대상물은, Z방향을 따라서 반대면측으로부터 순서대로 배열된 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 제어부는 제1 부분에 대해서, 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하면서 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제2 부분에 대해서, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리와 상이한 별개의 가공 처리를 실행하고, 별개의 가공 처리에서는, 제어부는 조사부 및 이동부를 제어하는 것에 의해서, 라인의 전체에 걸쳐서 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하면서 라인을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 라인을 따라서 대상물에 개질 영역 및 해당 개질 영역으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열을 형성해도 된다. 이 경우, Z방향을 따른 균열을 형성하는 제2 부분에서는, 라인의 전체에 걸쳐서 가공 진행 방향의 방향이 동일하게 되어 레이저 가공이 행해진다. 따라서, 제2 부분에서 라인의 제1 영역과 제2 영역에서 가공 진행 방향의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광의 집광 영역의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 별개의 가공 처리에서는, 제어부는 성형부를 제어하는 것에 의해서, 집광 영역의 길이 방향이 가공 진행 방향을 따르도록 레이저광을 성형해도 된다. 이 경우, Z방향을 따른 균열을 형성하는 제2 부분에서는, 라인의 제1 영역의 가공과 제2 영역의 가공과의 사이에서 집광 영역의 길이 방향과 가공 진행 방향과의 관계를 변화시키도록 레이저광의 성형을 행할 필요가 없기 때문에, 제어부의 처리가 간략화된다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 대상물은 별개의 부재에 접합된 접합 영역을 포함하고, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부는 입사면으로부터 반대면을 향함에 따라 접합 영역의 내측의 위치로부터 접합 영역의 외측 가장자리를 향하도록 경사진 비스듬한 균열을 형성해도 된다. 이 경우, 비스듬한 균열을 경계로 하여 대상물의 일부를 대상물로부터 제거하고, 대상물의 잔부를 잔존시켰을 경우에, 대상물의 다른 부재와의 접합 영역을 넘어 대상물의 잔부가 외측으로 연재하는 것이 방지된다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부는 Z방향에 대한 집광 영역의 위치를 제1 Z위치에 설정하면서, 라인을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역으로서의 제1 개질 영역 및 제1 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 대상물에 형성하는 제1 형성 처리와, Z방향에 대한 집광 영역의 위치를 제1 Z위치보다도 입사면측의 제2 Z위치에 설정하면서, 라인을 따라서 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역으로서의 제2 개질 영역 및 제2 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 형성하는 제2 형성 처리를 실행하고, 제1 형성 처리에서는, 제어부는 가공 진행 방향 및 Z방향에 교차하는 Y방향에 대한 집광 영역의 위치를 제1 Y위치에 설정하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 Y방향에 대한 집광 영역의 위치를 제1 Y위치로부터 시프트된 제2 Y위치에 설정함과 아울러, 성형부의 제어에 의해서, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면 내에서의 집광 영역의 형상이, 적어도 집광 영역의 중심보다도 입사면측에 있어서 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광을 성형하는 것에 의해, YZ면 내에 있어서 시프트의 방향으로 경사지도록 비스듬한 균열을 형성해도 된다. 이와 같이 하면, Z방향에 대해서 경사진 비스듬한 균열을 적합하게 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 성형부는 레이저광을 변조 패턴에 따라 변조하는 것에 의해 레이저광을 성형하기 위한 공간 광 변조기를 포함하고, 조사부는 공간 광 변조기로부터의 레이저광을 대상물을 향해서 집광하기 위한 집광 렌즈를 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 공간 광 변조기에 표시시키는 변조 패턴의 제어에 의해서, 집광 영역의 형상이 경사 형상이 되도록 레이저광을 변조하는 것에 의해 레이저광을 성형해도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기를 이용하여 용이하게 레이저광을 성형할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 변조 패턴은, 레이저광에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 코마 수차 패턴에 의한 코마 수차의 크기를 제어하는 것에 의해, 집광 영역의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제1 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면 내에 있어서의 집광 영역의 형상이, 호 모양으로 형성된다. 즉, 이 경우에는, 집광 영역의 형상이, 집광 영역의 중심보다도 입사면측에서 시프트 방향으로 경사짐과 아울러, 집광 영역의 중심보다도 입사면과 반대측에서 시프트 방향과 반대 방향으로 경사진다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 변조 패턴은, 레이저광의 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 집광 렌즈의 입사 동면의 중심에 대해 구면 수차 보정 패턴의 중심을 Y방향으로 오프셋시키는 것에 의해, 집광 영역의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제2 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 코마 수차 패턴을 이용했을 경우와 마찬가지로, YZ면 내에 있어서의 집광 영역의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 가공 진행 방향을 따른 축선에 대해서 비대칭인 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해, 집광 영역의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제3 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면 내에 있어서의 집광 영역의 형상의 전체를, 시프트 방향으로 경사시킬 수 있다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 변조 패턴은 Y방향 및 Z방향에 교차하는 X방향과 Y방향을 포함하는 XY면 내에 있어서의 집광 영역의 형상을, X방향을 긴 쪽으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 타원 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 타원 패턴의 강도가, X방향을 따른 축선에 대해서 비대칭이 되도록, 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해서, 집광 영역의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제4 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, YZ면 내에 있어서의 집광 영역의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부는 YZ면 내에서 시프트의 방향을 따라서 배열된 복수의 레이저광의 집광점을 형성하기 위한 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해, 복수의 집광점을 포함하는 집광 영역의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제5 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 외측 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성 가능하게 하는 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 에 나타내진 레이저 조사부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2에 나타내진 4f 렌즈 유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 나타내진 공간 광 변조기를 나타내는 도면이다.
도 5는 비스듬한 균열 형성의 지견을 설명하기 위한 대상물의 단면도이다.
도 6은 비스듬한 균열 형성의 지견을 설명하기 위한 대상물의 단면도이다.
도 7은 레이저광의 집광 영역의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 8은 변조 패턴의 오프셋을 나타내는 도면이다.
도 9는 비스듬한 균열의 형성 상태를 나타내는 단면 사진이다.
도 10은 대상물의 모식적인 평면도이다.
도 11은 비스듬한 균열의 형성 상태를 나타내는 단면 사진이다.
도 12는 비스듬한 균열의 형성 상태를 나타내는 단면 사진이다.
도 13은 변조 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 집광 렌즈의 입사 동면에 있어서의 강도 분포, 및 집광 영역의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 15는 집광 영역의 빔 형상, 및 집광 영역의 강도 분포의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 변조 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 비대칭인 변조 패턴의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 집광 렌즈의 입사 동면에 있어서의 강도 분포, 및 집광 영역의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 19는 변조 패턴의 일례, 및 집광 영역의 형성을 나타내는 도면이다.
도 20은 가공의 대상물을 나타내는 도면이다.
도 21은 가공의 대상물을 나타내는 도면이다.
도 22는 집광 영역의 빔 형상을 나타내는 모식도이다.
도 23은 집광 영역의 빔 형상을 나타내는 모식도이다.
도 24는 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 25는 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 26은 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 27은 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 28은 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 29는 트리밍 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 30은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 대상물을 나타내는 도면이다.
도 31은 도 30에 나타내진 대상물의 단면도이다.
도 32는 도 30에 나타내진 대상물의 평면도이다.
도 33은 가공 결과를 나타내는 단면 사진이다.
도 34는 가공 결과를 나타내는 단면 사진이다.
도 35는 가공 시험을 설명하기 위한 모식도이다.
도 36은 가공 시험에 있어서의 가공 진행 방향과 빔 형상과 비스듬한 균열의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 37은 도 35, 36에 나타내지는 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다.
도 38은 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다.
도 39는 가공 시험의 결과를 나타내는 단면 사진이다.
도 40은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 41은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 42는 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 43은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 44는 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 45는 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 46은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 47은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 48은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 대상물을 나타내는 도면이다.
도 49는 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다.
도 50은 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다.
이하, 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또, 각 도면에는, X축, Y축, 및 Z축에 의해서 규정되는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다.
［레이저 가공 장치, 및 레이저 가공의 개요］
도 1은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타내지는 것처럼, 레이저 가공 장치(1)는 스테이지(지지부)(2)와, 조사부(3)와, 이동부(4, 5)와, 제어부(6)를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1)는 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하기 위한 장치이다.
스테이지(2)는 예를 들면 대상물(11)에 첩부(貼付)된 필름을 유지하는 것에 의해, 대상물(11)을 지지한다. 스테이지(2)는 Z방향에 평행한 축선을 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 스테이지(2)는 X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동 가능하게 되어도 된다. 또한, X방향 및 Y방향은 서로 교차(직교)하는 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.
조사부(3)는 대상물(11)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L)을 집광하여 대상물(11)에 조사한다. 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)의 내부에 레이저광(L)이 집광되면, 레이저광(L)의 집광 영역(C)(예를 들면 후술하는 중심(Ca))에 대응하는 부분에 있어서 레이저광(L)이 특히 흡수되어, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다. 또한, 집광 영역(C)은, 상세한 설명은 후술하지만, 레이저광(L)의 빔 강도가 가장 높아지는 위치 또는 빔 강도의 중심 위치로부터 소정 범위의 영역이다.
개질 영역(12)은 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 상이한 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다. 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)으로부터 레이저광(L)의 입사측 및 그 반대측으로 균열이 연장되도록 형성될 수 있다. 그러한 개질 영역(12) 및 균열은, 예를 들면 대상물(11)의 절단에 이용된다.
일례로서, 스테이지(2)를 X방향을 따라서 이동시켜, 대상물(11)에 대해서 집광 영역(C)을 X방향을 따라서 상대적으로 이동시키면, 복수의 개질 스폿(12s)이 X방향을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스폿(12s)은 1펄스의 레이저광(L)의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역(12)은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿(12s)은, 대상물(11)에 대한 집광 영역(C)의 상대적인 이동 속도 및 레이저광(L)의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.
이동부(4)는 스테이지(2)를 Z방향에 교차(직교)하는 면 내의 일방향으로 이동시키는 제1 이동부(41)와, 스테이지(2)를 Z방향에 교차(직교)하는 면 내의 다른 방향으로 이동시키는 제2 이동부(42)를 포함한다. 일례로서, 제1 이동부(41)는 스테이지(2)를 X방향을 따라서 이동시키고, 제2 이동부(42)는 스테이지(2)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. 또, 이동부(4)는 스테이지(2)를 Z방향에 평행한 축선을 회전축으로 하여 회전시킨다. 이동부(5)는 조사부(3)를 지지하고 있다. 이동부(5)는 조사부(3)를 X방향, Y방향, 및 Z방향을 따라서 이동시킨다. 레이저광(L)의 집광 영역(C)이 형성되어 있는 상태에 있어서 스테이지(2) 및/또는 조사부(3)가 이동시켜지는 것에 의해, 집광 영역(C)이 대상물(11)에 대해서 상대 이동시켜진다. 즉, 이동부(4, 5)는 대상물(11)에 대해서 레이저광(L)의 집광 영역(C)이 상대 이동하도록, 스테이지(2) 및 조사부(3) 중 적어도 일방을 이동시킨다.
제어부(6)는 스테이지(2), 조사부(3), 및 이동부(4, 5)의 동작을 제어한다. 제어부(6)는 처리부, 기억부, 및 입력 접수부를 가지고 있다(도시하지 않음). 처리부는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 처리부에서는, 프로세서가 메모리 등에 판독된 소프트웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 판독 및 기입, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 기억부는, 예를 들면 하드 디스크 등이며, 각종 데이터를 기억한다. 입력 접수부는 각종 정보를 표시함과 아울러, 유저로부터 각종 정보의 입력을 접수하는 인터페이스부이다. 입력 접수부는 GUI(Graphical User Interface)를 구성하고 있다.
도 2는 도 1에 나타내진 레이저 조사부의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2에는 레이저 가공의 예정을 나타내는 가상적인 라인(A)을 나타내고 있다. 도 2에 나타내지는 것처럼, 조사부(3)는 광원(31)과, 공간 광 변조기(성형부)(7)와, 집광 렌즈(33)와, 4f 렌즈 유닛(34)을 가지고 있다. 광원(31)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 레이저광(L)을 출력한다. 또한, 조사부(3)는 광원(31)을 가지지 않고, 조사부(3)의 외부로부터 레이저광(L)을 도입하도록 구성되어도 된다. 공간 광 변조기(7)는 광원(31)으로부터 출력된 레이저광(L)을 변조한다. 집광 렌즈(33)는, 공간 광 변조기(7)에 의해서 변조되어 공간 광 변조기(7)로부터 출력된 레이저광(L)을 대상물(11)을 향해서 집광한다.
도 3에 나타내지는 것처럼, 4f 렌즈 유닛(34)은 공간 광 변조기(7)로부터 집광 렌즈(33)를 향하는 레이저광(L)의 광로 상에 배열된 한 쌍의 렌즈(34A, 34B)를 가지고 있다. 한 쌍의 렌즈(34A, 34B)는 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)과 집광 렌즈(33)의 입사 동면(동면)(33a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에서의 레이저광(L)의 상(像)(공간 광 변조기(7)에서 변조된 레이저광(L)의 상)이, 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 전상(轉像)(결상)된다. 또한, 도면 중의 Fs는 푸리에면을 나타낸다.
도 4에 나타내지는 것처럼, 공간 광 변조기(7)는 반사형 액정(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial Light Modulator)이다. 공간 광 변조기(7)는 반도체 기판(71) 상에, 구동 회로층(72), 화소 전극층(73), 반사막(74), 배향막(75), 액정층(76), 배향막(77), 투명 도전막(78) 및 투명 기판(79)이 이 순서로 적층됨으로써, 구성되어 있다.
반도체 기판(71)은, 예를 들면, 실리콘 기판이다. 구동 회로층(72)은 반도체 기판(71) 상에 있어서, 액티브·매트릭스 회로를 구성하고 있다. 화소 전극층(73)은 반도체 기판(71)의 표면에 따라서 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 화소 전극(73a)을 포함하고 있다. 각 화소 전극(73a)은, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속재료에 의해서 형성되어 있다. 각 화소 전극(73a)에는, 구동 회로층(72)에 의해서 전압이 인가된다.
반사막(74)은, 예를 들면, 유전체 다층막이다. 배향막(75)은 액정층(76)에 있어서의 반사막(74)측의 표면에 마련되어 있고, 배향막(77)은 액정층(76)에 있어서의 반사막(74)과는 반대측의 표면에 마련되어 있다. 각 배향막(75, 77)은, 예를 들면, 폴리이미드 등의 고분자 재료에 의해서 형성되어 있고, 각 배향막(75, 77)에 있어서의 액정층(76)과의 접촉면에는, 예를 들면, 러빙 처리가 실시되어 있다. 배향막(75, 77)은 액정층(76)에 포함되는 액정 분자(76a)를 일정 방향으로 배열시킨다.
투명 도전막(78)은 투명 기판(79)에 있어서의 배향막(77)측의 표면에 마련되어 있고, 액정층(76) 등을 사이에 두고 화소 전극층(73)과 서로 마주보고 있다. 투명 기판(79)은, 예를 들면, 유리 기판이다. 투명 도전막(78)은, 예를 들면, ITO 등의 광 투과성 또한 도전성 재료에 의해서 형성되어 있다. 투명 기판(79) 및 투명 도전막(78)은, 레이저광(L)을 투과시킨다.
이상과 같이 구성된 공간 광 변조기(7)에서는, 변조 패턴을 나타내는 신호가 제어부(6)로부터 구동 회로층(72)에 입력되면, 해당 신호에 따른 전압이 각 화소 전극(73a)에 인가되어, 각 화소 전극(73a)과 투명 도전막(78)과의 사이에 전계가 형성된다. 해당 전계가 형성되면, 액정층(76)에 있어서, 각 화소 전극(73a)에 대응하는 영역마다 액정 분자(76a)의 배열 방향이 변화하여, 각 화소 전극(73a)에 대응하는 영역마다 굴절률이 변화한다. 이 상태가 액정층(76)에 변조 패턴이 표시된 상태이다. 변조 패턴은 레이저광(L)을 변조하기 위한 것이다.
즉, 액정층(76)에 변조 패턴이 표시된 상태에서, 레이저광(L)이 외부로부터 투명 기판(79) 및 투명 도전막(78)을 거쳐 액정층(76)에 입사되고, 반사막(74)에서 반사되어, 액정층(76)으로부터 투명 도전막(78) 및 투명 기판(79)을 거쳐 외부로 출사시켜지면, 액정층(76)에 표시된 변조 패턴에 따라서, 레이저광(L)이 변조된다. 이와 같이, 공간 광 변조기(7)에 의하면, 액정층(76)에 표시하는 변조 패턴을 적절히 설정함으로써, 레이저광(L)의 변조(예를 들면, 레이저광(L)의 강도, 진폭, 위상, 편광 등의 변조)가 가능하다. 또한, 도 3에 나타내진 변조면(7a)은, 예를 들면 액정층(76)이다.
이상과 같이, 광원(31)으로부터 출력된 레이저광(L)이 공간 광 변조기(7) 및 4f 렌즈 유닛(34)을 거쳐 집광 렌즈(33)에 입사되어, 집광 렌즈(33)에 의해서 대상물(11) 내에 집광되는 것에 의해, 그 집광 영역(C)에 있어서 대상물(11)에 개질 영역(12) 및 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열이 형성된다. 또한, 제어부(6)가 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해, 집광 영역(C)을 대상물(11)에 대해서 상대 이동시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 이동 방향을 따라서 개질 영역(12) 및 균열이 형성되게 된다.
［비스듬한 균열 형성에 관한 지견의 설명］
여기서, 이 때의 집광 영역(C)의 상대 이동의 이동 방향(가공 진행 방향)을 X방향으로 한다. 또, 대상물(11)에 있어서의 레이저광(L)의 입사면인 제1 면(11a)에 교차(직교)하는 방향을 Z방향으로 한다. 또, X방향 및 Z방향에 교차(직교)하는 방향을 Y방향으로 한다. X방향 및 Y방향은 제1 면(11a)에 따른 방향이다. 또한, Z방향은 집광 렌즈(33)의 광축, 집광 렌즈(33)를 거쳐 대상물(11)을 향해서 집광되는 레이저광(L)의 광축으로서 규정되어도 된다.
도 5에 나타내지는 것처럼, 가공 진행 방향인 X방향에 교차하는 교차면(Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S)) 내에 있어서, Z방향 및 Y방향에 대해서 경사지는 라인(RA)(여기에서는 Y방향에서 소정의 각도 θ를 가지고 경사지는 라인(RA))을 따라서 비스듬하게 균열을 형성하는 요구가 있다. 이러한 비스듬한 균열 형성에 대한 본 발명자의 지견에 대해서, 가공예를 나타내면서 설명한다.
여기에서는, 개질 영역(12)으로서 개질 영역(12a, 12b)을 형성한다. 이것에 의해, 개질 영역(12a)으로부터 연장되는 균열(13a)과, 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(13b)을 연결하여, 라인(RA)을 따라서 비스듬하게 연장되는 균열(13)을 형성한다. 여기에서는, 먼저, 도 6에 나타내지는 것처럼, 대상물(11)에 있어서의 제1 면(11a)을 레이저광(L)의 입사면으로 하면서 집광 영역(C1)을 형성한다. 한편, 집광 영역(C1)보다도 제1 면(11a)측에 있어서, 제1 면(11a)을 레이저광(L)의 입사면으로 하면서 집광 영역(C2)을 형성한다. 이 때, 집광 영역(C2)은 집광 영역(C1)보다도 Z방향으로 거리 Sz만큼 시프트되어 있고, 또한, 집광 영역(C1)보다도 Y방향으로 거리 Sy만큼 시프트되어 있다. 거리 Sz 및 거리 Sy는, 일례로서, 라인(RA)의 기울기에 대응한다.
다른 한편, 도 7에 나타내지는 것처럼, 공간 광 변조기(7)를 이용하여 레이저광(L)을 변조하는 것에 의해, 집광 영역(C)(적어도 집광 영역(C2))의 YZ면(S) 내에서의 빔 형상을, 적어도 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서, Z방향에 대해서 시프트의 방향(여기에서는 Y방향의 음측)으로 경사지는 경사 형상으로 한다. 도 7의 예에서는, 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서, Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사짐과 아울러, 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)과 반대측에 있어서도, Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사지는 호 형상으로 되어 있다. 또한, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상이란, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)에서의 레이저광(L)의 강도 분포이다.
이와 같이, 적어도 2개의 집광 영역(C1, C2)을 Y방향으로 시프트시킴과 아울러, 적어도 집광 영역(C2)(여기에서는 집광 영역(C1, C2) 모두)의 빔 형상을 경사 형상으로 함으로써, 도 9의 (a)에 나타내지는 것처럼, 경사지게 연장되는 균열(13)을 형성할 수 있다. 또한, 예를 들면 공간 광 변조기(7)의 변조 패턴의 제어에 의해서, 레이저광(L)을 분기하는 것에 의해 집광 영역(C1, C2)을 동시에 형성하여 개질 영역(12) 및 균열(13)의 형성을 행해도 되고(다초점 가공), 집광 영역(C1)의 형성에 의해 개질 영역(12a) 및 균열(13a)을 형성한 후에, 집광 영역(C2)의 형성에 의해 개질 영역(12b) 및 균열(13b)을 형성하도록 해도 된다(싱글 패스 가공).
또, 집광 영역(C1)과 집광 영역(C2)과의 사이에 별개의 집광 영역을 형성하는 것에 의해, 도 9의 (b)에 나타내지는 것처럼, 개질 영역(12a)과 개질 영역(12b)과의 사이에 다른 개질 영역(12c)을 개재시켜, 보다 길게 비스듬하게 신장되는 균열(13)을 형성해도 된다.
이어서, 집광 영역(C)의 YZ면(S) 내에서의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 지견에 대해서 설명한다. 먼저, 집광 영역(C)의 정의에 대해 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 집광 영역(C)이란, 중심(Ca)으로부터 소정 범위(예를 들면 Z방향에 대해 중심(Ca)으로부터 ±25μm의 범위)의 영역이다. 중심(Ca)은, 상술한 것처럼, 빔 강도가 가장 높아지는 위치, 또는, 빔 강도의 중심 위치이다. 빔 강도의 중심 위치는, 예를 들면, 레이저광(L)을 분기시키기 위한 변조 패턴과 같은 레이저광(L)의 광축을 시프트시키는 변조 패턴에 의한 변조가 행해져 있지 않은 상태에서의 레이저광(L)의 광축 상에서, 빔 강도의 중심이 위치하는 위치이다. 빔 강도가 가장 높아지는 위치나 빔 강도의 중심은, 이하와 같이 취득할 수 있다. 즉, 레이저광(L)의 출력을 대상물(11)에 개질 영역(12)이 형성되지 않는 정도로(가공 임계값보다도) 낮게 한 상태에서, 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사한다. 이것과 함께, 대상물(11)의 레이저광(L)의 입사면과 반대측의 면(여기에서는 제2 면(11b))으로부터의 레이저광(L)의 반사광을, 예를 들면 도 15에 나타내지는 Z방향의 복수의 위치 F1~F7에 대해 카메라로 촬상한다. 이것에 의해, 얻어진 화상에 기초하여 빔 강도가 가장 높아지는 위치나 중심을 취득할 수 있다. 또한, 개질 영역(12)은 이 중심(Ca) 부근에서 형성된다.
집광 영역(C)에서의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위해서는, 변조 패턴을 오프셋시키는 방법이 있다. 보다 구체적으로는, 공간 광 변조기(7)에는, 파면(波面)의 왜곡을 보정하기 위한 왜곡 보정 패턴, 레이저광을 분기시키기 위한 그레이팅 패턴, 슬릿 패턴, 비점수차 패턴, 코마 수차 패턴, 및 구면 수차 보정 패턴 등의 다양한 패턴이 표시된다(이것들이 중첩된 패턴이 표시된다). 이 중, 도 8에 나타내지는 것처럼, 구면 수차 보정 패턴(Ps)을 오프셋시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 빔 형상을 조정할 수 있다.
도 8의 예에서는, 변조면(7a)에 있어서, 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 중심(Pc)을, 레이저광(L)의 (빔 스폿의) 중심(Lc)에 대해서, Y방향의 음측으로 오프셋량 Oy1만큼 오프셋시키고 있다. 상술한 것처럼, 변조면(7a)은 4f 렌즈 유닛(34)에 의해서, 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 전상된다. 따라서, 변조면(7a)에 있어서의 오프셋은, 입사 동면(33a)에서는, Y방향의 음측으로의 오프셋이 된다. 즉, 입사 동면(33a)에서는, 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 중심(Pc)은, 레이저광(L)의 중심(Lc), 및 입사 동면(33a)의 중심(여기에서는, 중심(Lc)과 일치하고 있음)으로부터 Y방향의 양측으로 오프셋량 Oy2만큼 오프셋된다.
이와 같이, 구면 수차 보정 패턴(Ps)을 오프셋시키는 것에 의해, 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 빔 형상이, 도 7에 나타내지는 것처럼 호 모양의 경사 형상으로 변형된다. 이상과 같이 구면 수차 보정 패턴(Ps)을 오프셋시키는 것은, 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 주는 것에 상당한다. 따라서, 공간 광 변조기(7)의 변조 패턴에, 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 해도 된다. 또한, 코마 수차 패턴으로서는, Zernike의 다항식의 9항(3차의 코마 수차의 Y성분)에 상당하는 패턴으로서, Y방향으로 코마 수차가 발생하는 패턴을 사용할 수 있다.
이어서, 대상물(11)의 결정성과 균열(13)과의 관계에 대한 지견을 설명한다. 도 10은 대상물의 모식적인 평면도이다. 여기에서는, 대상물(11)은 실리콘 웨이퍼(t775μm,＜100＞, 1Ω·cm)이며, 노치(11d)가 형성되어 있다. 이 대상물(11)에 대해서, 가공 진행 방향인 X방향을 0°(110)면에 맞춘 제1 가공예를 도 11의 (a)에 나타내고, X방향을 15°에 맞춘 제2 가공예를 도 11의 (b)에 나타내며, 30°에 맞춘 별개의 가공예를 도 12의 (a)에 나타내고, 그리고 45°(100)면에 맞춘 제4 가공예를 도 12의 (b)에 나타낸다. 각 가공예에 있어서는, YZ면(S) 내에 있어서의 라인(RA)의 Y방향으로부터의 각도 θ를 71°로 하고 있다.
또, 각 가공예에서는, 제1 패스로서 집광 영역(C1)을 X방향으로 상대 이동시켜 개질 영역(12a) 및 균열(13a)을 형성한 후에, 제2 패스로서 집광 영역(C2)을 X방향으로 상대 이동시켜 개질 영역(12b) 및 균열(13b)을 형성하는 싱글 패스 가공으로 하고 있다. 제1 패스 및 제2 패스의 가공 조건은 이하와 같이 했다. 또한, 이하의 CP는 집광 보정의 강도를 나타낸 것이며, 코마(LBA 오프셋 Y)는 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 Y방향으로의 오프셋량을 공간 광 변조기(7)의 픽셀 단위로 나타낸 것이다.
＜제1 패스＞
Z방향 위치：161μm
CP：－18
출력：2W
속도：530mm/s
주파수：80kHz
코마(LBA 오프셋 Y)：－5
Y방향 위치：0
＜제2 패스＞
Z방향 위치：151μm
CP：－18
출력：2W
속도：530mm/s
주파수 80kHz
코마(LBA 오프셋 Y)：－5
Y방향 위치：0.014mm
도 11 및 도 12에 나타내지는 것처럼, 어느 경우라도, Y방향에 대해서 71°로 경사지는 라인(RA)을 따라서 균열(13)을 형성할 수 있었다. 즉, 대상물(11)에 있어서의 주요 벽개면(劈開面)인 (110)면, (111)면, 및 (100)면 등의 영향에 의존하지 않고, 즉, 대상물(11)의 결정 구조에 의존하지 않으면서, 원하는 라인(RA)을 따라서 비스듬하게 연장되는 균열(13)을 형성할 수 있었다.
또한, 이와 같이 비스듬하게 연장되는 균열(13)을 형성하기 위한 빔 형상의 제어는, 상기의 예로 한정되지 않는다. 이어서, 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 다른 예에 대해 설명한다. 도 13의 (a)에 나타내지는 것처럼, 가공 진행 방향인 X방향을 따른 축선(Ax)에 대해서 비대칭인 변조 패턴(PG1)에 의해서 레이저광(L)을 변조하여, 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 해도 된다. 변조 패턴(PG1)은 Y방향에 있어서의 레이저광(L)의 빔 스폿의 중심(Lc)을 통과하는 X방향을 따른 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측에 그레이팅 패턴(Ga)을 포함함과 아울러, 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측에 비변조 영역(Ba)을 포함한다. 환언하면, 변조 패턴(PG1)은 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측에만 그레이팅 패턴(Ga)이 포함된다. 또한, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 변조 패턴(PG1)을 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 대응하도록 반전시킨 것이다.
도 14의 (a)는 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 있어서의 레이저광(L)의 강도 분포를 나타낸다. 도 14의 (a)에 나타내지는 것처럼, 이러한 변조 패턴(PG1)을 이용하는 것에 의해, 공간 광 변조기(7)에 입사된 레이저광(L) 중 그레이팅 패턴(Ga)에 의해 변조된 부분이 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 입사되지 않게 된다. 이 결과, 도 14의 (b) 및 도 15에 나타내지는 것처럼, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상을, 그 전체가 Z방향에 대해서 일 방향으로 경사진 경사 형상으로 할 수 있다.
즉, 이 경우에는, 집광 영역(C)의 빔 형상이, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서, Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사짐과 아울러, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)과 반대측에 있어서, Z방향에 대해서 Y방향의 양측으로 경사지게 된다. 또한, 도 15의 (b)의 각 도면은, 도 15의 (a)에 나타내진 Z방향의 각 위치 F1~F7에 있어서의 레이저광(L)의 XY면 내의 강도 분포를 나타내고, 카메라에 의한 실제의 관측 결과이다. 집광 영역(C)의 빔 형상을 이와 같이 제어했을 경우라도, 상기의 예와 마찬가지로, 비스듬하게 연장되는 균열(13)을 형성할 수 있다.
또한, 축선(Ax)에 대해서 비대칭인 변조 패턴으로서는, 도 16에 나타내지는 변조 패턴(PG2, PG3, PG4)을 채용할 수도 있다. 변조 패턴(PG2)은 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측에 있어서, 축선(Ax)으로부터 멀어지는 방향으로 순서대로 배열된 비변조 영역(Ba) 및 그레이팅 패턴(Ga)을 포함하고, 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측에 비변조 영역(Ba)을 포함한다. 즉, 변조 패턴(PG2)은 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측의 영역의 일부에 그레이팅 패턴(Ga)을 포함한다.
변조 패턴(PG3)은 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측에 있어서, 축선(Ax)으로부터 멀어지는 방향으로 순서대로 배열된 비변조 영역(Ba) 및 그레이팅 패턴(Ga)을 포함함과 아울러, 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측에 있어서도, 축선(Ax)으로부터 멀어지는 방향으로 순서대로 배열된 비변조 영역(Ba) 및 그레이팅 패턴(Ga)을 포함한다. 변조 패턴(PG3)에서는, 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측과 Y방향의 음측에서, 비변조 영역(Ba) 및 그레이팅 패턴(Ga)의 비율을 다르게 함으로써(Y방향의 음측에서 상대적으로 비변조 영역(Ba)이 좁게 됨으로써), 축선(Ax)에 대해서 비대칭으로 되어 있다.
변조 패턴(PG4)은 변조 패턴(PG2)과 마찬가지로, 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측의 영역의 일부에 그레이팅 패턴(Ga)을 포함한다. 변조 패턴(PG4)에서는, 또한, X방향에 대해서도, 그레이팅 패턴(Ga)이 마련된 영역이 일부로 되어 있다. 즉, 변조 패턴(PG4)에서는, 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측의 영역에 있어서, X방향으로 순서대로 배열된 비변조 영역(Ba), 그레이팅 패턴(Ga), 및 비변조 영역(Ba)을 포함한다. 여기에서는, 그레이팅 패턴(Ga)은, X방향에 있어서의 레이저광(L)의 빔 스폿의 중심(Lc)을 통과하는 Y방향을 따른 축선(Ay)을 포함하는 영역에 배치되어 있다.
이상의 어느 변조 패턴(PG2~PG4)에 의해서도, 집광 영역(C)의 빔 형상을, 적어도 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서 Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사지는 경사 형상으로 할 수 있다. 즉, 집광 영역(C)의 빔 형상을, 적어도 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서 Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사지도록 제어하기 위해서는, 변조 패턴(PG1~PG4)과 마찬가지로, 혹은, 변조 패턴(PG1~PG4)으로 한정하지 않고, 그레이팅 패턴(Ga)을 포함하는 비대칭인 변조 패턴을 이용할 수 있다.
또한, 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 비대칭인 변조 패턴으로서는, 그레이팅 패턴(Ga)을 이용하는 것으로 한정되지 않는다. 도 17은 비대칭인 변조 패턴의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 17의 (a)에 나타내지는 것처럼, 변조 패턴(PE)은 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측에 타원 패턴(Ew)을 포함함과 아울러, 축선(Ax)보다도 Y방향의 양측에 타원 패턴(Es)을 포함한다. 또한, 도 17의 (b)는, 도 17의 (a)의 변조 패턴(PE)을 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)에 대응하도록 반전시킨 것이다.
도 17의 (c)에 나타내지는 것처럼, 타원 패턴(Ew, Es)은, 모두, X방향 및 Y방향을 포함하는 XY면에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상을, X방향을 길이 방향으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 패턴이다. 다만, 타원 패턴(Ew)과 타원 패턴(Es)에서는 변조의 강도가 다르다. 보다 구체적으로는, 타원 패턴(Es)에 의한 변조의 강도가 타원 패턴(Ew)에 의한 변조의 강도보다도 크게 되어 있다. 즉, 타원 패턴(Es)에 의해서 변조된 레이저광(L)이 형성하는 집광 영역(Cs)이, 타원 패턴(Ew)에 의해서 변조된 레이저광(L)이 형성하는 집광 영역(Cw)보다도 X방향으로 긴 타원 형상이 되도록 되어 있다. 여기에서는, 축선(Ax)보다도 Y방향의 음측에 상대적으로 강한 타원 패턴(Es)이 배치되어 있다.
도 18의 (a)에 나타내지는 것처럼, 이러한 변조 패턴(PE)을 이용하는 것에 의해, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상을, 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)측에 있어서 Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사지는 경사 형상으로 할 수 있다. 특히, 이 경우에는, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상이, 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)과 반대측에 있어서도 Z방향에 대해서 Y방향의 음측으로 경사지게 되어, 전체적으로 호 모양이 된다. 또한, 도 18의 (b)의 각 도면은, 도 18의 (a)에 나타내진 Z방향의 각 위치 H1~F8에 있어서의 레이저광(L)의 XY면 내의 강도 분포를 나타내고, 카메라에 의한 실제의 관측 결과이다.
나아가서는, 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 변조 패턴은, 이상의 비대칭인 패턴으로 한정되지 않는다. 일례로서, 그러한 변조 패턴으로서, 도 19에 나타내지는 것처럼, YZ면(S) 내에 있어서 복수 위치에 집광점(CI)을 형성하여, 복수의 집광점(CI)의 전체에서(복수의 집광점(CI)을 포함하는) 경사 형상인 집광 영역(C)을 형성하도록, 레이저광(L)을 변조하기 위한 패턴을 들 수 있다. 이러한 변조 패턴은 일례로서, 액시콘 렌즈 패턴에 기초하여 형성할 수 있다. 이러한 변조 패턴을 이용했을 경우에는, 개질 영역(12) 자체도 YZ면(S) 내에 있어서 비스듬하게 형성할 수 있다. 이 때문에, 이 경우에는, 소망하는 경사에 따라 정확하게 비스듬한 균열(13)을 형성할 수 있다. 한편, 이러한 변조 패턴을 이용했을 경우에는, 상기의 다른 예와 비교하여, 균열(13)의 길이가 짧아지는 경향이 있다. 따라서, 요구에 따라 각종의 변조 패턴을 구분하여 사용하는 것에 의해, 원하는 가공이 가능해진다.
또한, 상기 집광점(CI)은, 예를 들면, 비변조의 레이저광이 집광되는 점이다. 이상과 같이, 본 발명자의 지견에 의하면, YZ면(S) 내에 있어서 적어도 2개의 개질 영역(12a, 12b)을 Y방향 및 Z방향으로 시프트시키고, 또한 YZ면(S) 내에 있어서 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 함으로써, Z방향에 대해서 Y방향으로 경사지도록 비스듬하게 연장되는 균열(13)을 형성할 수 있는 것이다.
또한, 빔 형상의 제어시에, 구면 수차 보정 패턴의 오프셋을 이용하는 경우, 코마 수차 패턴을 이용하는 경우, 및 타원 패턴을 이용하는 경우에는, 회절 격자 패턴을 이용하여 레이저광의 일부를 컷하는 경우와 비교하여, 고에너지로의 가공이 가능해진다. 또, 이들의 경우에는, 균열의 형성을 중시하는 경우에 유효하다. 또, 코마 수차 패턴을 이용하는 경우에는, 다초점 가공의 경우에, 일부의 집광 영역의 빔 형상만을 경사 형상으로 하는 것이 가능하다. 또한, 액시콘 렌즈 패턴을 이용하는 경우는, 다른 패턴의 이용은, 다른 패턴과 비교하여 개질 영역의 형성을 중시하는 경우에 유효하다.
［트리밍 가공의 일례］
이어서, 트리밍 가공의 일례에 대해 설명한다. 트리밍 가공은, 대상물(11)에 있어서 불요 부분을 제거하는 가공이다. 트리밍 가공은, 대상물(11)에 집광 영역을 맞춰 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 레이저 가공 방법을 포함한다. 대상물(11)은, 예를 들면 원판 모양으로 형성된 반도체 웨이퍼를 포함한다. 대상물로서는 특별히 한정되지 않고, 다양한 재료로 형성되어 있어도 되고, 다양한 형상을 나타내고 있어도 된다. 대상물(11)의 제2 면(11b)에는, 기능 소자(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 기능 소자는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다.
도 20 및 도 21은, 가공의 대상물을 나타내는 도면이다. 도 20, 21에 나타내지는 것처럼, 대상물(11)에는 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)이 설정되어 있다. 유효 영역(R)은, 취득하는 반도체 디바이스에 대응하는 부분이다. 여기서의 유효 영역(R)은 대상물(11)을 두께 방향에서 보아 중앙 부분을 포함하는 원판 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은 대상물(11)에 있어서의 유효 영역(R)보다도 외측의 영역이다. 제거 영역(E)은 대상물(11)에 있어서 유효 영역(R) 이외의 외측 가장자리 부분이다. 여기서의 제거 영역(E)은 유효 영역(R)을 둘러싸는 둥근 고리 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은 대상물(11)을 두께 방향에서 보아 둘레 가장가리 부분(외측 가장자리의 베벨부)을 포함한다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)의 설정은, 제어부(6)에서 행할 수 있다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)은 좌표 지정된 것이어도 된다.
스테이지(2)는 대상물(11)이 재치되는 지지부이다. 본 실시 형태의 스테이지(2)에는, 대상물(11)의 제1 면(11a)을 레이저광 입사면측인 상측으로 한 상태(제2 면(11b)을 스테이지(2)측인 하측으로 한 상태)에서, 대상물(11)이 재치되어 있다. 스테이지(2)는 그 중심에 마련된 회전축(Cx)을 가진다. 회전축(Cx)은 Z방향을 따라서 연장되는 축이다. 스테이지(2)는 회전축(Cx)을 중심으로 회전할 수 있다. 스테이지(2)는 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해 회전 구동된다.
조사부(3)는 스테이지(2)에 재치된 대상물(11)에 레이저광(L)을 Z방향을 따라서 조사하여, 해당 대상물(11)의 내부에 개질 영역을 형성한다. 조사부(3)는 이동부(5)에 장착되어 있다. 조사부(3)는 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 조사부(3)는 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해 X방향 및 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다.
조사부(3)는, 상술한 것처럼, 공간 광 변조기(7)를 구비하고 있다. 공간 광 변조기(7)는 레이저광(L)의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상(즉, Z방향에서 보았을 때의 집광 영역(C)의 형상)(이하, 「빔 형상」이라고도 함)을 성형하는 성형부를 구성한다. 공간 광 변조기(7)는 Z방향에서 보았을 때의 빔 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광(L)을 성형할 수 있다. 예를 들면 공간 광 변조기(7)는 빔 형상을 타원 형상으로 하는 변조 패턴을 표시함으로써, 빔 형상을 타원 형상으로 성형한다.
빔 형상은 타원 형상으로 한정되지 않고, 장척(長尺) 형상이면 된다. 빔 형상은 편평원 형상, 타원 형상 또는 트랙 형상이어도 된다. 빔 형상은 장척인 삼각형 형상, 직사각형 형상 또는 다각형 형상이어도 된다. 이러한 빔 형상을 실현하는 공간 광 변조기(7)의 변조 패턴은, 슬릿 패턴 및 비점 패턴 중 적어도 어느 것을 포함하고 있어도 된다. 또한, 레이저광(L)이 비점수차 등에 의해서 복수의 집광 영역(C)을 가지는 경우, 복수의 집광 영역(C) 중, 레이저광(L)의 광로에 있어서의 가장 상류측의 집광 영역(C)의 형상이, 본 실시 형태의 빔 형상이다(그 외의 레이저광에서 동일함). 여기서의 길이 방향은, 빔 형상에 관한 타원 형상의 장축 방향이며, 타원 장축 방향이라고도 칭해진다.
빔 형상은 집광점의 형상으로 한정되지 않고, 집광점 부근의 형상이어도 되고, 요점은, 집광 영역(C)의 일부의 형상이면 된다. 예를 들면, 비점수차를 가지는 레이저광(L)의 경우, 도 22의 (a)에 나타내지는 것처럼, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상이 길이 방향(NH)을 가진다. 도 22의 (a)의 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다.
비점수차를 가지는 레이저광(L)의 경우, 도 22의 (c)에 나타내지는 것처럼, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 22의 (a) 참조)에 대해서 수직인 길이 방향(NH0)을 가진다. 도 22의 (c)의 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH0)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH0)과 일치하고 있다. 비점수차를 가지는 레이저광(L)의 경우, 도 22의 (b)에 나타내지는 것처럼, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 영역에서는, 집광 영역(C)이 길이 방향을 가지지 않고 원형이 된다.
이러한 비점수차를 가지는 레이저광(L)의 경우에 있어서, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역(C)은, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역을 포함하고, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 도 22의 (a)에 나타내지는 빔 형상이다.
또한, 공간 광 변조기(7)의 변조 패턴을 조정하는 것에 의해서, 집광 영역(C)에 있어서의 도 22의 (a)에 나타내지는 빔 형상이 되는 위치를, 원하는 대로 제어할 수 있다. 예를 들면, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서 도 22의 (a)에 나타내지는 빔 형상을 가지도록 제어할 수 있다. 또 예를 들면, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 영역에서 도 22의 (a)에 나타내지는 빔 형상을 가지도록 제어할 수 있다. 집광 영역(C)의 일부의 위치는, 특별히 한정되지 않고, 대상물(11)의 레이저광 입사면으로부터 그 반대면까지의 사이의 어느 위치이면 된다.
또 예를 들면, 변조 패턴의 제어 및/또는 기계식 기구에 의한 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 도 23의 (a)에 나타내지는 것처럼, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상이 길이 방향(NH)을 가진다. 도 23의 (a)의 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다.
슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 도 23의 (c)에 나타내지는 것처럼, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 22의 (a) 참조)과 동일한 길이 방향(NH)을 가진다. 도 23의 (c)의 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다. 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 도 23의 (b)에 나타내지는 것처럼, 집광점에서는, 빔 형상이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 23의 (a) 참조)에 대해서 수직인 길이 방향(NH0)을 가진다. 도 23의 (b)의 빔 형상의 평면 내(집광점의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH0)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH0)과 일치하고 있다.
이러한 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우에는, 집광점 이외의 빔 형상이 길이 방향을 가지는 형상이 되고, 집광점 이외의 빔 형상은, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상이다. 즉, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역(C)의 일부는, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역을 포함하고, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 도 23의 (a)에 나타내지는 빔 형상이다.
트리밍 가공에서는, 제어부(6)는 스테이지(2)의 회전, 조사부(3)로부터의 레이저광(L)의 조사, 빔 형상, 및 집광 영역(C)의 이동을 제어한다. 제어부(6)는 스테이지(2)의 회전량에 관한 회전 정보(이하, 「θ 정보」라고도 함)에 기초하여, 각종의 제어를 실행할 수 있다. θ 정보는 스테이지(2)를 회전시키는 구동 장치의 구동량으로부터 취득되어도 되고, 별도의 센서 등에 의해 취득되어도 된다. θ 정보는, 공지의 다양한 수법에 의해 취득할 수 있다. 여기서의 θ정보는, 대상물(11)이 0°방향의 위치에 위치할 때의 상태를 기준으로 한 회전 각도를 포함한다.
제어부(6)는 스테이지(2)를 회전시키면서, 대상물(11)에 있어서의 라인(A)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)에 따른 위치에 집광 영역(C)을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 기초하여 조사부(3)에 있어서의 레이저광(L)의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행한다.
제어부(6)는 스테이지(2)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 레이저광(L)을 조사시킴과 아울러, 해당 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행한다.
제어부(6)는 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치(가공 진행 방향에 인접하는 개질 스폿의 간격)가 일정하게 되도록, 스테이지(2)의 회전, 조사부(3)로부터의 레이저광(L)의 조사, 그리고 집광 영역(C)의 이동 중 적어도 어느 것을 제어한다.
제어부(6)는 얼라이먼트용의 카메라(도시하지 않음)의 촬상 화상으로부터, 대상물(11)의 회전 방향의 기준 위치(0°방향의 위치) 및 대상물(11)의 직경을 취득한다. 제어부(6)는 조사부(3)가 스테이지(2)의 회전축(Cx) 위까지 X방향을 따라서 이동할 수 있도록, 조사부(3)의 이동을 제어한다.
다음에, 트리밍 가공의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 제1 면(11a)이 레이저광(L)의 입사면이 되도록, 스테이지(2) 상에 대상물(11)을 재치한다. 대상물(11)에 있어서 기능 소자가 탑재된 제2 면(11b)측은, 지지 기판이 없이 테이프재가 접착되어 보호되어 있다.
이어서, 트리밍 가공을 행한다. 트리밍 가공에서는, 제어부(6)에 의해 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 24의 (a)에 나타내지는 것처럼, 스테이지(2)를 일정한 속도로 회전하면서, 대상물(11)에 있어서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리에 따른 위치에 집광 영역(C)을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 기초하여 조사부(3)에 있어서의 레이저광(L)의 조사의 개시 및 정지를 제어한다. 이것에 의해, 도 24의 (b) 및 도 24의 (c)에 나타내지는 것처럼, 라인(A)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)를 따라서 개질 영역(12)을 형성한다. 형성한 개질 영역(12)은 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다.
트리밍 가공에서는, 제어부(6)에 의해 제거 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 25의 (a)에 나타내지는 것처럼, 스테이지(2)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 있어서 레이저광(L)을 조사함과 아울러, 조사부(3)를 X방향을 따라서 이동시켜, 해당 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 대상물(11)에 대해서 X방향으로 상대 이동시킨다. 스테이지(2)를 90°회전시킨 후, 제거 영역(E)에 있어서 레이저광(L)을 조사함과 아울러, 조사부(3)를 X방향을 따라서 이동시켜, 해당 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 대상물(11)에 대해서 X방향으로 상대 이동시킨다.
이것에 의해, 도 25의 (b)에 나타내지는 것처럼, Z방향에서 보아 제거 영역(E)에 4등분하도록 연장되는 라인을 따라서, 개질 영역(12)을 형성한다. 형성한 개질 영역(12)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다. 이 균열은 제1 면(11a) 및 제2 면(11b) 중 적어도 어느 것에 도달해 있어도 되고, 제1 면(11a) 및 제2 면(11b) 중 적어도 어느 것에 도달해 있지 않아도 된다. 그 후, 도 26의 (a) 및 도 26의 (b)에 나타내지는 것처럼, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 개질 영역(12)을 경계로 하여 제거 영역(E)을 제거한다. 이것에 의해, 대상물(11)로부터 반도체 디바이스(11K)가 형성된다.
이어서, 도 26의 (c)에 나타내지는 것처럼, 반도체 디바이스(11K)의 박리면(11c)에 대해서 마감 연삭, 내지 지석(砥石) 등의 연마재(KM)에 의한 연마를 행한다. 에칭에 의해 대상물(11)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(11M)가 취득된다.
다음에, 트리밍 가공에 관해서, 보다 상세하게 설명한다. 도 27에 나타내지는 것처럼, 대상물(11)은 판 모양을 나타내고 있다. 대상물(11)은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위(K1)와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위(K2)를 포함하는 결정 구조를 가지고 있다. 대상물(11)의 제1 면(11a)은 (100)면이다. 대상물(11)은 (100)면(즉 제1 면(11a))이 레이저광(L)의 입사면이 되도록 스테이지(2)에 지지되어 있다. 대상물(11)은, 예를 들면, 실리콘으로 형성된 실리콘 웨이퍼이다. (110)면은, 벽개면(劈開面)이다. 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2)는, 벽개 방향, 즉, 대상물(11)에서 가장 균열이 연장되기 쉬운 방향이다. 제1 결정 방위(K1)와 제2 결정 방위(K2)는, 서로 직교한다.
대상물(11)에는, 얼라이먼트 대상(11n)이 마련되어 있다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(11n)은 대상물(11)의 0°방향의 위치에 대해서 θ방향(스테이지(2)의 회전축(Cx) 중심의 회전 방향)으로 일정한 관계를 가진다. 0°방향의 위치란, θ방향에서 기준이 되는 대상물(11)의 위치이다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(11n)은, 외측 가장자리부에 형성된 노치이다. 또한, 얼라이먼트 대상(11n)은 특별히 한정되지 않고, 대상물(11)의 오리엔테이션 플랫이어도 되고, 기능 소자의 패턴이어도 된다. 도시하는 예에서는, 얼라이먼트 대상(11n)은 대상물(11)의 0°방향의 위치에 마련되어 있다. 환언하면, 얼라이먼트 대상(11n)은 대상물(11)의 외측 가장자리와 제2 결정 방위(K2)가 직교하는 위치에 마련되어 있다.
대상물(11)에는, 트리밍 예정 라인으로서의 라인(A)이 설정되어 있다. 라인(A)은 개질 영역(12)의 형성을 예정하는 라인이다. 라인(A)은 대상물(11)의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연재한다. 여기서의 라인(A)은 둥근 고리 모양으로 연재한다. 라인(A)은 대상물(11)의 유효 영역(R)과 제거 영역(E)의 경계에 설정되어 있다. 라인(A)의 설정은, 제어부(6)에서 행할 수 있다. 라인(A)은 가상적인 라인이지만, 실제로 그어진 라인이어도 된다. 라인(A)은 좌표 지정된 것이어도 된다.
제어부(6)는 대상물(11)에 관한 대상물 정보를 취득한다. 대상물 정보는, 예를 들면 대상물(11)의 결정 방위(제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2))에 관한 정보와, 대상물(11)의 0°방향의 위치 및 대상물(11)의 직경에 관한 얼라이먼트 정보를 포함한다. 제어부(6)는 얼라이먼트용의 카메라의 촬상 화상, 그리고 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 대상물 정보를 취득할 수 있다.
또, 제어부(6)는 라인(A)에 관한 라인 정보를 취득한다. 라인 정보는 라인(A)의 정보, 및 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우의 해당 이동의 이동 방향(「가공 진행 방향」이라고도 함)에 관한 정보를 포함한다. 예를 들면 가공 진행 방향은, 라인(A) 상에 위치하는 집광 영역(C)을 통과하는 라인(A)의 접선 방향이다. 제어부(6)는 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 라인 정보를 취득할 수 있다.
또한, 제어부(6)는 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 기초하여, 빔 형상의 길이 방향이 가공 진행 방향과 교차하도록, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을 결정한다. 구체적으로는, 제어부(6)는 대상물 정보 및 라인 정보에 기초하여, 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 결정한다. 제1 방향은, 라인(A)의 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상의 길이 방향의 방향이다. 제2 방향은, 라인(A)의 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상의 길이 방향의 방향이다. 이하, 「빔 형상의 길이 방향의 방향」을, 간단하게 「빔 형상의 방향」이라고도 한다.
제1 영역(A1)은 원호 모양의 영역으로서, 일례로서, 제2 결정 방위(K2)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 하고, 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 90°로 하고, 라인(A)에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때, 0°에서 45°까지의 영역, 90°에서 135°까지의 영역, 180°에서 225°까지의 영역, 및 270°에서 315°까지의 영역을 포함하고, 제2 영역(A2)은, 원호 모양의 영역으로서, 45°에서 90°까지의 영역, 135°에서 180°까지의 영역, 225°에서 270°까지의 영역, 및 315°에서 360°까지의 영역을 포함한다. 또한, 이 경우, 45°의 점, 및 225°의 점은, (100)면에 직교하는 제3 결정 방위(K3)와 라인(A)이 직교하는 점이고, 135°의 점, 및 315°의 점은, (100)면에 직교하는 제4 결정 방위(K4)와 라인(A)이 직교하는 점이다.
이와 같이, 라인(A)은 반시계 방향으로 45°마다 교호로 배열된 복수의 제1 영역(A1) 및 복수의 제2 영역(A2)을 포함한다. 다만, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 상기의 각도 범위는, 0°의 점을 어디에 설정할지에 따라서 임의로 변경될 수 있다. 예를 들면, 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 했을 경우(상기의 90°의 점을 0°로 했을 경우)에는, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)은, 상기의 각도 범위로부터 90°만큼 회전된 각도 범위가 된다. 또, 상기와 같이 0°의 점을 설정했을 경우, 0°의 점으로부터 시계 방향으로 45°만큼 회전된 점인 315°의 점을, －45°의 점이라고 바꿔 말하는 것도 가능하다. 또한, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계(예를 들면 45°)의 점은, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 중 어느 일방에 포함되어도 되고, 모두에 포함되어도 된다.
제1 영역(A1)은 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 후술의 가공 각도가 0°이상 45°이하, 혹은 -90°이상 -45°이하가 되는 영역을 포함한다. 제2 영역(A2)은 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 후술의 가공 각도가 45°이상 90°미만 혹은 -45°이상 0°미만이 되는 영역을 포함한다.
도 28의 (b)에 나타내지는 것처럼, 가공 각도 α는 제1 결정 방위(K1)에 대한 가공 진행 방향(ND)의 각도이다. 가공 각도 α는 레이저광(L)의 입사면인 제1 면(11a)에 교차하는 Z방향에서 보아, 반시계 방향을 향하는 각도를 양(플러스)의 각도로 하고, 시계 방향을 향하는 각도를 음(마이너스)의 각도로 한다. 가공 각도 α는 스테이지(2)의 θ 정보, 대상물 정보 및 라인 정보에 기초하여 취득할 수 있다. 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키고 있는 경우는, 예를 들면, 가공 각도 α가 0°이상 45°이하 혹은 -90°이상 -45°이하인 경우로서 인식할 수 있다. 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우는, 예를 들면, 가공 각도 α가 45°이상 90°이하 혹은 -45°이상 0°이하인 경우로서 인식할 수 있다.
제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방(보다 떨어져 있는 일방)에 가까워지도록, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사진 방향의 방향이다.
제1 방향 및 제2 방향은, 가공 각도 α가 0°이상 90°이하인 경우, 다음과 같다. 제1 방향은, 제2 결정 방위(K2)에 가까워지는 측으로 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1)에 가까워지는 측으로 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 제1 방향은, 예를 들면, 가공 진행 방향(ND)으로부터 제2 결정 방위(K2)에 가까워지는 측으로 10°~35° 경사진 방향의 방향이다. 제2 방향은, 예를 들면, 가공 진행 방향(ND)으로부터 제1 결정 방위(K1)에 가까워지는 측으로 10°~35° 경사진 방향의 방향이다.
제1 방향은, 빔 각도 β가 ＋10°~＋35°인 경우의 집광 영역(C)의 방향이다. 제2 방향은, 빔 각도 β가 -35°~－10°인 경우의 집광 영역(C)의 방향이다. 빔 각도 β는 가공 진행 방향(ND)과 길이 방향(NH)과의 사이의 각도이다. 빔 각도 β는 레이저광(L)의 입사면인 제1 면(11a)에 교차하는 Z방향에서 보아, 반시계 방향을 향하는 각도를 양(플러스)의 각도로 하고, 시계 방향을 향하는 각도를 음(마이너스)의 각도로 한다. 빔 각도 β는 집광 영역(C)의 방향과 가공 진행 방향(ND)에 기초하여 취득할 수 있다.
제어부(6)는 대상물(11)에 대한 레이저 가공의 개시 및 정지를 제어한다. 제어부(6)는 라인(A)의 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성시킴과 아울러, 라인(A)의 제1 영역(A1) 이외의 영역에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지시키는 제1 가공 처리를 실행한다. 제어부(6)는 라인(A)의 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성시킴과 아울러, 라인(A)의 제2 영역(A2) 이외의 영역에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지시키는 제2 가공 처리를 실행한다.
제어부(6)에 의한 개질 영역(12)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 해서 실현할 수 있다. 예를 들면, 조사부(3)에 있어서, 레이저광(L)의 조사(출력)의 개시 및 정지(ON/OFF)를 전환함으로써, 개질 영역(12)의 형성과 해당 형성의 정지를 전환하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 레이저 발진기가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q 스위치(AOM(음향 광학 변조기), EOM(전기 광학 변조기) 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 파이버 레이저로 구성되어 있는 경우, 시드 레이저, 앰프(여기용) 레이저를 구성하는 반도체 레이저의 출력의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 외부 변조 소자를 이용하고 있는 경우, 공진기 밖에 마련된 외부 변조 소자(AOM, EOM 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 조사의 ON/OFF가 고속으로 전환된다.
혹은, 제어부(6)에 의한 개질 영역(12)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 해서 실현해도 된다. 예를 들면, 셔터 등의 기계식 기구를 제어함에 의해서 레이저광(L)의 광로를 개폐하여, 개질 영역(12)의 형성과 해당 형성의 정지를 전환해도 된다. 레이저광(L)을 CW광(연속파)으로 전환함으로써, 개질 영역(12)의 형성을 정지시켜도 된다. 공간 광 변조기(7)의 액정층(76)에, 레이저광(L)의 집광 상태를 개질할 수 없는 상태로 하는 패턴(예를 들면, 레이저 산란시키는 새틴(satin) 무늬의 패턴)을 표시함으로써, 개질 영역(12)의 형성을 정지시켜도 된다. 어테뉴에이터 등의 출력 조정부를 제어하여, 개질 영역(12)을 형성할 수 없게 레이저광(L)의 출력에 저하시킴으로써, 개질 영역(12)의 형성을 정지시켜도 된다. 편광 방향을 전환함으로써, 개질 영역(12)의 형성을 정지시켜도 된다. 레이저광(L)을 광축 이외의 방향으로 산란시켜(날려) 컷함으로써, 개질 영역(12)의 형성을 정지시켜도 된다.
제어부(6)는 공간 광 변조기(7)를 제어하는 것에 의해, 집광 영역(C)의 방향을 조정한다. 제어부(6)는 제1 가공 처리를 실행하는 경우에, 제1 방향이 되도록 집광 영역(C)의 방향을 조정한다. 제어부(6)는 제2 가공 처리를 실행하는 경우에, 제2 방향이 되도록 집광 영역(C)의 방향을 조정한다. 제어부(6)는 일례로서, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 ±35°의 범위에서 변화하도록, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)을 조정한다.
상술한 레이저 가공 장치(1)에서는, 이하의 트리밍 가공을 행한다.
트리밍 가공에서는, 먼저, 얼라이먼트용의 카메라가 대상물(11)의 얼라이먼트 대상(11n)의 바로 위에 위치하고 또한 얼라이먼트 대상(11n)에 카메라의 핀트가 맞도록, 스테이지(2)를 회전시킴과 아울러 카메라가 탑재되어 있는 조사부(3)를 X방향 및 Y방향을 따라서 이동시킨다.
이어서, 얼라이먼트용의 카메라에 의해 촬상을 행한다. 카메라의 촬상 화상에 기초하여, 대상물(11)의 0°방향의 위치를 취득한다. 제어부(6)에 의해, 카메라의 촬상 화상, 그리고 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 대상물 정보 및 라인 정보를 취득한다. 대상물 정보는, 대상물(11)의 0°방향의 위치 및 직경에 관한 얼라이먼트 정보를 포함한다. 상술한 것처럼, 얼라이먼트 대상(11n)은 0°방향의 위치에 대해서 θ 방향으로 일정한 관계를 가지기 때문에, 촬상 화상으로부터 얼라이먼트 대상(11n)의 위치를 얻음으로써, 0°방향의 위치를 취득할 수 있다. 카메라의 촬상 화상에 기초함으로써, 대상물(11)의 직경을 취득할 수 있다. 또한, 대상물(11)의 직경은, 유저로부터의 입력에 의해 설정되어도 된다.
이어서, 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 기초하여, 제어부(6)에 의해, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시키는 경우의 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향으로서 제1 방향 및 제2 방향을 결정한다.
이어서, 스테이지(2)를 회전시켜, 대상물(11)을 0°방향의 위치에 위치시킨다. X방향에 있어서, 집광 영역(C)이 트리밍 소정 위치에 위치하도록, 조사부(3)를 X방향 및 Y방향을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 트리밍 소정 위치는, 대상물(11)에 있어서의 라인(A) 상의 소정 위치이다.
이어서, 스테이지(2)의 회전을 개시한다. 측거 센서(도시하지 않음)에 의한 제1 면(11a)의 추종을 개시한다. 또한, 측거 센서의 추종 개시 전에, 집광 영역(C)의 위치가 측거 센서의 측장(測長) 가능 범위 내에 있는 것을 미리 확인한다. 스테이지(2)의 회전 속도가 일정(등속)하게 된 시점에서, 조사부(3)에 의한 레이저광(L)의 조사를 개시한다.
스테이지(2)를 회전시키면서, 제어부(6)에 의해 레이저광(L)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 28의 (a)에 나타내지는 것처럼, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성시킴과 아울러, 라인(A)의 제1 영역(A1) 이외의 영역에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지시킨다(제1 가공 공정). 도 28의 (b)에 나타내지는 것처럼, 제1 가공 공정을 실행하는 경우, 제어부(6)에 의해, 제1 방향이 되도록 집광 영역(C)의 방향을 조정한다. 즉, 제1 가공 공정에 있어서의 집광 영역(C)의 방향은, 제1 방향으로 고정되어 있다.
이어서, 스테이지(2)를 회전시키면서, 제어부(6)에 의해 레이저광(L)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 29의 (a)에 나타내지는 것처럼, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성시킴과 아울러, 라인(A)의 제1 영역(A1) 이외의 영역에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지시킨다(제2 가공 공정). 도 29의 (b)에 나타내지는 것처럼, 제2 가공 공정을 실행하는 경우, 제어부(6)에 의해, 제2 방향이 되도록 집광 영역(C)의 방향을 조정한다. 즉, 제2 가공 공정에 있어서의 집광 영역(C)의 방향은, 제2 방향으로 고정되어 있다.
상술한 제1 가공 공정 및 제2 가공 공정을, 트리밍 소정 위치의 Z방향의 위치를 바꿔 반복하여 행한다. 이상에 의해, 대상물(11)의 내부에 있어서, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 라인(A)을 따라서, Z방향으로 복수 열의 개질 영역(12)을 형성한다.
［레이저 가공의 제1 실시 형태］
이상, 비스듬한 균열 형성에 관한 지견, 및 트리밍 가공의 일례에 대해 설명했다. 여기에서는, 트리밍 가공시에 비스듬한 균열의 형성을 행하는 레이저 가공의 일 실시 형태에 대해서 설명을 행한다. 도 30은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 대상물을 나타내는 도면이다. 도 30의 (a)는 평면도이고, 도 30의 (b)는 측면도이다. 도 31은 도 30에 나타내진 대상물의 단면도이다.
도 30, 31에 나타내지는 것처럼, 대상물(100)은 상술한 대상물(11)과, 대상물(11)과는 별개의 부재인 대상물(11R)을 포함한다. 대상물(11R)은, 예를 들면 실리콘 웨이퍼이다. 대상물(11)은 복수의 기능 소자를 포함하고, 제2 면(11b)에 형성된 디바이스층(110)을 포함한다. 대상물(11R)은 복수의 기능 소자를 포함하고, 대상물(11R)의 제1 면(11Ra)에 형성된 디바이스층(110R)을 포함한다. 대상물(11)과 대상물(11R)은, 디바이스층(110)과 디바이스층(110R)이 서로 대향하도록 배치되어 서로 접합되는 것에 의해서 겹쳐 붙여져 있고, 대상물(100)을 구성하고 있다.
여기에서는, 대상물(11)에 개질 영역(12) 및 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열(13)을 형성하고, 그들 개질 영역(12) 및 균열(13)을 경계로 하여 대상물(11)의 제거 영역(E)을 절제(切除)하는 트리밍 가공을 행한다. 보다 구체적으로는, 대상물(11)은 레이저광(L)의 입사면이 되는 제1 면(11a)의 반대측인 제2 면(11b)(반대면)측으로부터 순서대로 배열된 제1 부분(15A) 및 제2 부분(15B)을 포함한다. 그리고, 제1 부분(15A)에서는, Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 균열(13)(이하, 「비스듬한 균열」이라고 하는 경우가 있음)을 형성하도록 개질 영역(12)의 형성을 행하고, 제2 부분(15B)에서는, Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)(이하, 「수직 균열」이라고 하는 경우가 있음)을 형성하도록 개질 영역(12)의 형성을 행한다. 또한, 도 31의 라인(R1)은, 비스듬한 균열을 형성할 예정의 라인을 나타내고, 라인(R2)는 수직 균열을 형성할 예정의 라인을 나타낸다.
따라서, 적어도 제1 부분(15A)의 가공시에는, 상기의 트리밍 가공과 비스듬한 균열을 발생시키기 위한 가공이 병용된다. 즉, 제1 부분(15A)의 가공시에는, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 길이 방향(NH)이 경사지도록 빔 형상을 성형하면서 라인(A)을 따라서 개질 영역(12) 및 균열(13)을 형성함과 아울러, 균열(13)이 비스듬한 균열이 되도록 한다.
보다 구체적으로는, 라인(A)의 제1 영역(A1)의 가공을 행하는 경우에는, 도 28의 (b)에 나타내지는 것 같은 제1 방향의 제1 형상(Q1)의 집광 영역(C)이 되도록 레이저광(L)의 성형을 행하고, 라인(A)의 제2 영역(A2)의 가공을 행하는 경우에는, 도 29의 (b)에 나타내지는 것 같은 제2 방향의 제2 형상(Q2)의 집광 영역(C)이 되도록 레이저광(L)의 성형을 행한다. 이러한 가공을 행하는 경우에 대해서, 다음과 같은 가공 시험을 행했다.
도 32는 도 30에 나타내진 대상물의 평면도이다. 도 32에 나타내지는 것처럼, 여기에서는, 라인(A) 중, 라인(A)과 제2 결정 방위(K2)와의 교점인 0°의 점으로부터, 라인(A)과 제4 결정 방위(K4)와의 교점인 -45°의 점까지의 제2 영역(A2)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 하여 집광 영역(C)을 상대 이동시켰을 경우와, 가공 진행 방향(ND)을 역 방향(ND2)으로 하여 집광 영역(C)을 상대 이동시켰을 경우, 각각의 경우에서 실제로 가공을 행하고 단면 관찰을 행했다. 여기에서는, 제2 영역(A2)의 가공을 행하기 때문에, 집광 영역(C)은, 도 29의 (b)에 나타내지는 제2 형상(Q2)으로 된다. 또, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)은, 대상물(11)의 중심측으로부터 외측을 향하는 방향(도 29의 (b) 참조)이다.
따라서, 도 29의 (b)에 나타내지는 것처럼, 가공 진행 방향(ND)이 순 방향(ND1)인 경우에는, 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 동일한 측이 되는 한편으로, 가공 진행 방향(ND)이 역 방향(ND2)인 경우(가공 진행 방향(ND)의 화살표의 방향을 반대로 했을 경우)에는, 가공 진행 방향(ND)에 대한 길이 방향(NH)의 경사의 방향과, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 서로 반대측이 된다. 또한, 순 방향(ND1)을 반시계 방향의 방향으로 하고, 역 방향(ND2)를 시계 방향의 방향으로 하고 있다.
도 33 및 도 34는, 가공 결과를 나타내는 단면 사진이다. 도 33은 순 방향(ND1)에서의 가공 결과를 나타내고, (a)~(d)는 각각, 0°의 점, －15°의 점, －30°의 점, 및 －45°의 점의 단면 사진이다. 또, 도 34는 역 방향(ND2)에서의 가공 결과를 나타내고, (a)~(d)는, 각각, 0°의 점, －15°의 점, －30°의 점, 및 －45°의 점의 단면 사진이다.
도 33, 34에 나타내지는 것처럼, 길이 방향(NH)의 방향과 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 동일한 측이 되는 순 방향(ND1)에서의 가공에서는, 0°로부터 -45°에 이르기까지 양호한 가공 결과가 얻어졌지만, 길이 방향(NH)의 방향과 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 역측이 되는 역 방향(ND2)에서의 가공에서는, －45°의 점(도 34의 (d))에 있어서, 하면에 이르는 요철(FN)이 발생하여, 품질 저하가 확인되었다. 이것으로부터, 가공 진행 방향(ND)에 대한 길이 방향(NH)의 경사의 방향과, 가공 진행 방향(ND)에 대한 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)의 관계가, 가공 품질에 영향을 주고 있는 것이 이해되었다. 이 이해에 기초하여, 별개의 가공 시험을 행했다.
도 35는 가공 시험을 설명하기 위한 모식도이다. 도 36은 가공 시험에 있어서의 가공 진행 방향과 빔 형상과 비스듬한 균열의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 35, 36에 나타내지는 것처럼, 이 가공 시험에서는, Z방향에서 보았을 때에 (110)면에 대해서 45°가 되는 방향을 가공 진행 방향(ND)으로 하고, 그 순 방향(ND1)와 역 방향(ND2) 각각에 대해서, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)을 정 방향(CD1)으로 했을 경우와 역 방향(CD2)으로 했을 경우의 가공을 행했다. 즉, 가공 진행 방향(ND)의 순역으로 2가지, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)의 정역(正逆)으로 2가지의 합계 4가지의 조합에 대해서, 또한, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 했을 경우와 제2 형상(Q2)으로 했을 경우의 가공(합계 8가지의 가공)을 행했다.
도 37은 도 35, 36에 나타내지는 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다. 도 37에 나타내지는 것처럼, 합계 8가지의 가공에 대해서, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)을 정 방향(CD1)으로 했을 때에는, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하고, 또한, 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 했을 경우, 및 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하고, 또한, 가공 진행 방향(ND)을 역 방향(ND2)으로 했을 경우에, 양호한 가공 결과(도 37의 표의 「A」)가 얻어졌다.
또, 합계 8가지의 가공에 대해서, 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)을 역 방향(CD2)으로 했을 때에는, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하고, 또한, 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 했을 경우, 및 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하고, 또한, 가공 진행 방향(ND)을 역 방향(ND2)으로 했을 경우에, 양호한 가공 결과가 얻어졌다. 이것으로부터, 적어도 45°의 점의 가공을 행할 때에는, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 조정하여, 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 동일한 측이 되는 경우에, 양호한 가공 결과가 된다고 하는 지견이 얻어졌다.
또한, 45°의 점은, 제2 결정 방위(K2)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 했을 경우에는, (100)면에 직교하는 제3 결정 방위(K3)와 라인(A)이 직교하는 점이며, 동일하게 (100)면에 직교하는 제4 결정 방위(K4)와 라인(A)이 직교하는 점인 -45°의 점과 동등하다.
이상의 지견에 기초하여, 보다 나은 가공 시험을 행했다. 도 38은 가공 시험의 결과를 나타내는 표이다. 도 38의 표에 나타내지는 각 조건 중, 제1 영역(A1)에서 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하는 조건, 및 제2 영역(A2)에서 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하는 조건으로서, 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 동일한 측이 되는 조건(IR1) 및 조건(IR2)에서, 양호한 가공 결과(도 38의 표의 평가 「A」또는 평가 「B」)가 얻어졌다. 한편, 도 38에 나타내지는 평가는, 평가 「A」, 평가 「B」, 평가 「C」, 평가 「D」, 및 평가 「E」의 순서대로 양호해지고 있다(즉, 평가 「A」가 가장 양호하고, 평가 「E」가 가장 양호하지 않다).
조건(IR1)은 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 했을 경우의 0°의 점으로부터 -45°의 점까지의 제2 영역(A2)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 하고, 또한, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하는 조건이다. 또, 조건(IR2)은 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 했을 경우의 -45°의 점에서부터 -90°의 점까지의 제1 영역(A1)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)을 역 방향(ND2)으로 하고, 또한, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하는 조건이다.
한편, 도 38의 표에 나타내지는 각 조건 중, 제1 영역(A1)에서 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하는 조건, 및 제2 영역(A2)에서 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하는 조건이면, 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 동일한 측이 아닌 조건(IR3) 및 조건(IR4)에 대해서도, 조건(IR1) 및 조건(IR2)과 비교하여 뒤떨어지지만, －45°의 점을 제외하고 대체로 양호한 가공 결과가 얻어졌다. 다른 한편, 도 38의 표에 나타내지는 각 조건 중, 제1 영역(A1)에서 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하는 조건(IR5), 및 제2 영역(A2)에서 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하는 조건(IR6)에서는, 가공 진행 방향(ND)의 순역에 의존하지 않고, 전반적으로 양호한 결과가 얻어지지 않았다.
또한, 도 39의 (a)는 도 38의 표 중의 평가 「E」, 도 39의 (b)는 도 38의 표 중의 평가 「D」, 도 39의 (c)는 도 38의 표 중의 평가 「C」, 도 39의 (d)는 도 38의 표 중의 평가 「B」, 도 39의 (e)는 도 38의 표 중의 평가 「A」 각각에 대응하는 단면 사진의 일례이다. 도 39에 나타내지는 것처럼, 평가 「A」 및 평가 「B」는, 하면에 이르는 요철이 형성되어 있지 않은 양호한 가공 결과를 나타낸다. 또, 평가 「C」는 하면에 이르는 요철이 약간 생겨 있지만, 대체로 양호한 결과를 나타낸다. 또한, 평가 「D」 및 평가 「E」는, 하면에 이르는 요철이 상대적으로 많이 생겨 있어, 양호하지 않은 결과를 나타낸다.
도 38, 39에 나타내지는 가공 시험의 결과에 의하면, 도 37에 나타내지는 가공 시험의 결과로부터 얻어진 지견의 옳음이 확인되었다.
본 실시 형태에서는, 이상과 같은 지견에 기초하여 레이저 가공을 행한다. 여기에서는, 먼저, 대상물(11)의 제1 부분(15A)(도 31 참조)의 가공을 행한다. 즉, 스테이지(2)를 회전시키면서, 제어부(6)에 의해 레이저광(L)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 40의 (a)에 나타내지는 것처럼, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 라인(A)의 제1 영역(A1) 이외의 영역(제2 영역(A2))에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지한다(제1 가공).
도 40의 (b)에 나타내지는 것처럼, 제1 가공에서는, 제어부(6)의 이동부(4)의 제어하에 스테이지(2)의 회전 방향이 제어되는 것에 의해, 가공 진행 방향(ND)이 역 방향(ND2)으로 된다. 또, 제1 가공에서는, 제1 영역(A1)의 가공이기 때문에, 제어부(6)의 제어하에 공간 광 변조기(7)에 의한 레이저광(L)의 성형이 행해지는 것에 의해, 집광 영역(C)의 빔 형상이 제1 형상(Q1)으로 된다. 또한, 여기에서는, 제2 면(11b)을 향함에 따라 Z방향에 대해서 대상물(11)의 중심으로부터 외측을 향하는 방향으로 경사지도록(도 31 참조), 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 정 방향(CD1)으로 된다.
여기서의 비스듬한 균열의 형성 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 즉, 제1 가공에서는, 도 41에 나타내지는 것처럼, 대상물(11)에 있어서의 레이저광(L1)의 입사면인 제1 면(11a)에 교차하는 Z방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Z위치(Z1)에 설정하면서, 라인(A)(X방향)을 따라서 집광 영역(C1)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(제1 개질 영역)(12a) 및 개질 영역(12a)으로부터 연장되는 균열(제1 균열)(13a)을 대상물(11)에 형성한다(제1 형성). 이 제1 형성에서는, 제1 면(11a)을 따름과 아울러 X방향에 교차하는 Y방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Y위치(Y1)에 설정한다.
또, 제1 가공에서는, Z방향에 대한 레이저광(L2)의 집광 영역(C2)의 위치를, 제1 형성에서의 집광 영역(C1)의 제1 Z위치(Z1)보다도 제1 면(11a)(입사면)측의 제2 Z위치(Z2)에 설정하면서, 라인(A)(X방향)을 따라서 집광 영역(C2)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12b)(제2 개질 영역) 및 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(제2 균열)(13b)을 형성한다(제2 형성). 이 제2 형성에서는, Y방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를, 집광 영역(C1)의 제1 Y위치(Y1)로부터 시프트된 제2 Y위치(Y2)에 설정한다. 또, 제2 형성에서는, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C2)의 빔 형상이, 적어도 집광 영역(C2)의 중심보다도 제1 면(11a)측에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L2)을 변조시킨다(Z방향에서 보았을 때의 집광 영역(C2)의 빔 형상은 제1 형상(Q1)이다). 이것에 의해, YZ면(S) 내에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지도록 균열(13)이 형성된다. YZ면(S) 내에 있어서의 빔 형상의 제어에 대해서는, 상기의 비스듬한 균열에 관한 지견에서 설명한 바와 같다.
또한, 여기에서는, 제1 형성에서도, 제2 형성과 마찬가지로, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C1)의 빔 형상이, 적어도 집광 영역(C1)의 중심보다도 제1 면(11a)측에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L1)을 변조시킨다(이 경우에도, Z방향에서 보았을 때의 집광 영역(C1)의 빔 형상은 제1 형상(Q1)이다). 이상에 의해, 도 41의 (b)에 나타내지는 것처럼, 라인(A)의 제1 영역(A1)에 있어서, 균열(13a)과 균열(13b)이 연결되어, 개질 영역(12a, 12b)에 걸쳐서 비스듬하게 연장되는 균열(13)(비스듬한 균열(13F))이 형성된다. 비스듬한 균열(13F)은, 대상물(11)의 제2 면(11b)에 도달해도 되고 도달하지 않아도 된다(요구되는 가공의 양태에 따라 적절히 설정될 수 있다).
또한, 레이저광(L1, L2)은, 예를 들면, 공간 광 변조기(7)에 레이저광(L)을 분기하기 위한 패턴을 표시시켜 레이저광(L)을 변조하는 것에 의해, 레이저광(L)을 2개로 분기하는 것에 의해 생성될 수 있다. 이 경우, 제1 형성과 제2 형성이 동시에 실시되게 된다. 다만, 레이저광(L1, L2)은 별개의 레이저광이어도 되고, 이 경우, 제1 형성과 제2 형성이 별도의 타이밍에서 행해지게 된다. 또, 집광 영역(C1, C2)은, 각각, 레이저광(L)의 집광 영역(C)에 상당하는 레이저광(L1, L2)의 집광 영역이다.
한편, 본 실시 형태에서는, 스테이지(2)를 회전시키면서, 제어부(6)에 의해 레이저광(L)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 42의 (a)에 나타내지는 것처럼, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 라인(A)의 제2 영역(A2) 이외의 영역(제1 영역(A1))에서의 개질 영역(12)의 형성을 정지한다(제2 가공).
도 42의 (b)에 나타내지는 것처럼, 제2 가공에서는, 제어부(6)의 이동부(4)의 제어하에 스테이지(2)의 회전 방향이 제어되는 것에 의해, 가공 진행 방향(ND)이 순 방향(ND1)으로 된다. 즉, 제1 가공과 제2 가공과의 사이에서는, 가공 진행 방향(ND)의 순역(순 방향(ND1)으로 할지 역 방향(ND2)으로 할지)이 전환된다. 또, 제2 가공에서는, 제2 영역(A2)의 가공이기 때문에, 제어부(6)의 제어하에 공간 광 변조기(7)에 의한 레이저광(L)의 성형이 행해지는 것에 의해, 집광 영역(C)의 빔 형상이 제2 형상(Q2)으로 된다. 또한, 여기에서는, 제2 면(11b)을 향함에 따라 Z방향에 대해서 대상물(11)의 중심으로부터 외측을 향하는 방향으로 경사지도록(도 31 참조), 비스듬한 균열이 연장되는 방향(CD)이 정 방향(CD1)으로 된다.
여기서의 비스듬한 균열의 형성 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 즉, 제2 가공에서는, 도 43의 (a)에 나타내지는 것처럼, 대상물(11)에 있어서의 레이저광(L1)의 입사면인 제1 면(11a)에 교차하는 Z방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Z위치(Z1)에 설정하면서, 라인(A)(X방향)을 따라서 집광 영역(C1)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(제1 개질 영역)(12a) 및 개질 영역(12a)으로부터 연장되는 균열(제1 균열)(13a)을 대상물(11)에 형성한다(제1 형성). 이 제1 형성에서는, 제1 면(11a)을 따름과 아울러 X방향에 교차하는 Y방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Y위치(Y1)에 설정한다.
또, 제2 형성에서는, Z방향에 대한 레이저광(L2)의 집광 영역(C2)의 위치를, 제1 형성에서의 집광 영역(C1)의 제1 Z위치(Z1)보다도 제1 면(11a)(입사면)측의 제2 Z위치(Z2)에 설정하면서, 라인(A)(X방향)을 따라서 집광 영역(C2)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12b)(제2 개질 영역) 및 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(제2 균열)(13b)을 형성한다(제2 형성). 이 제2 형성에서는, Y방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를, 집광 영역(C1)의 제1 Y위치(Y1)로부터 시프트된 제2 Y위치(Y2)에 설정한다. 또, 제2 형성에서는, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C2)의 빔 형상이, 적어도 집광 영역(C2)의 중심보다도 제1 면(11a)측에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L2)을 변조시킨다(Z방향에서 보았을 때의 집광 영역(C2)의 빔 형상은, 제2 형상(Q2)이다). 이것에 의해, YZ면(S) 내에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지도록 균열(13)이 형성된다.
또한, 여기에서는, 제1 형성에서도, 제2 형성과 마찬가지로, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C1)의 빔 형상이, 적어도 집광 영역(C1)의 중심보다도 제1 면(11a)측에 있어서 해당 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L1)을 변조시킨다(이 경우에도, Z방향에서 보았을 때의 집광 영역(C1)의 빔 형상은 제2 형상(Q2)이다). 이상에 의해, 도 43의 (b)에 나타내지는 것처럼, 라인(A)의 제2 영역(A2)에 있어서, 균열(13a)과 균열(13b)이 연결되어, 개질 영역(12a, 12b)에 걸쳐서 비스듬하게 연장되는 균열(13)(비스듬한 균열(13F))이 형성된다. 균열(13)은 대상물(11)의 제2 면(11b)에 도달해도 되고 도달하지 않아도 된다(요구되는 가공의 양태에 따라 적절히 설정될 수 있다). 또한, 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 변조 패턴은, 상술했던 바와 같다.
즉, 여기서의 변조 패턴은, 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함하고, 적어도 제2 형성에서는, 제어부(6)는 코마 수차 패턴에 의한 코마 수차의 크기를 제어하는 것에 의해, 집광 영역(C2)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제1 패턴 제어를 행할 수 있다. 상술한 것처럼, 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 부여하는 것은, 구면 수차 보정 패턴의 오프셋과 동일한 의미이다.
따라서, 여기서의 변조 패턴은, 레이저광(L)의 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴(Ps)을 포함하고, 적어도 제2 형성에서는, 제어부(6)는 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)의 중심에 대해 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 중심(Pc)을 Y방향으로 오프셋시키는 것에 의해, 집광 영역(C2)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제2 패턴 제어를 행해도 된다.
혹은, 제2 형성에서는, 제어부(6)는 X방향을 따른 축선(Ax)에 대해서 비대칭인 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 집광 영역(C2)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제3 패턴 제어를 행해도 된다. 축선(Ax)에 대해서 비대칭인 변조 패턴으로서는, 그레이팅 패턴(Ga)을 포함하는 변조 패턴(PG1~PG4)이어도 되고, 타원 패턴(Es, Ew)을 포함하는 변조 패턴(PE)이어도 된다(혹은 모두를 포함하는 것이어도 된다).
즉, 여기서의 변조 패턴은, XY면 내에 있어서의 집광 영역(C)의 빔 형상을, X방향을 긴 쪽으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 타원 패턴(Es, Ew)을 포함하고, 제2 형성에서는, 제어부(6)는 타원 패턴(Es, Ew)의 강도가, X방향을 따른 축선(Ax)에 대해서 비대칭이 되도록, 변조 패턴(PE)을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해서, 집광 영역(C2)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제4 패턴 제어를 행해도 된다.
나아가서는, 제어부(6)는 제2 형성에 있어서, YZ면(S) 내에서 해당 시프트의 방향을 따라서 배열된 복수의 집광 영역(C)을 형성하기 위한 변조 패턴(예를 들면 상기의 액시콘 렌즈 패턴(PA))을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제5 패턴 제어를 행해도 된다. 상기의 각종 패턴은 임의로 조합되어 중첩되어도 된다. 즉, 제어부(6)는 제1 패턴 제어~ 제5 패턴 제어를 임의로 조합해서 실행할 수 있다.
또한, 제1 형성과 제2 형성은, 동시에 실시되어도 되고(다초점 가공), 차례로 실시되어도 된다(싱글 패스 가공). 즉, 제어부(6)는 라인(A)의 예를 들면 제1 영역(A1)에 대해서, 제1 형성을 실시한 후에, 제2 형성을 실시해도 된다. 혹은, 제어부(6)는 레이저광(L)을 레이저광(L1, L2)으로 분기시키기 위한 분기 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 대상물(11)에 설정된 라인(A)의 예를 들면 제1 영역(A1)에 대해서 제1 형성과 제2 형성을 동시에 실시해도 된다.
이어서, 본 실시 형태에서는, 대상물(11)의 제2 부분(15B)(도 31 참조)의 가공을 행한다. 제2 부분(15B)에서는, 비스듬한 균열을 형성은 필수가 아니고, 여기에서는 수직 균열을 형성한다. 따라서, 제2 부분(15B)의 가공은, 상술한 트리밍 가공과 마찬가지의 가공에 의해서, 개질 영역(12c, 12d) 및 그것들로부터 연장되는 균열(수직 균열)(13c, 13d)을 형성한다(도 45 참조). 이 경우, 제2 부분(15B)에서는, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하지 않고, 제1 가공 및 제2 가공을 행하게 된다.
다만, 상술한 트리밍 가공에서는, 트림면의 품질의 저하 억제를 위해, 제1 영역(A1)의 가공시에 빔 형상이 제1 형상(Q1)으로 되고(제1 가공), 제2 영역(A2)의 가공시에 빔 형상이 제2 형상(Q2)으로 되어 있었지만(제2 가공), 제2 부분(15B)에서는 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(ND)을 따르도록(가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지지 않도록) 함과 동시에, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계에서 레이저광(L)의 조사의 ON·OFF를 행하지 않고 라인(A)의 전체에 걸쳐서 연속적으로 집광 영역(C)을 상대 이동시켜 개질 영역(12c, 12d) 및 균열(13c, 13d)을 형성해도 된다. 즉, 제2 부분(15B)에서는, 제1 가공 및 제2 가공과 상이한 별개의 가공을 행할 수도 있다. 혹은, 제2 부분(15B)에서는, 가공 진행 방향(ND)의 전환을 행하지 않고, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 개질 영역(12c, 12d)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12c, 12d)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13c, 13d)을 형성하는 제1 Z가공과, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 개질 영역(12c, 12d)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12c, 12d)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13c, 13d)을 형성하는 제2 Z가공을 별개의 가공으로 행해도 된다. 이 경우, 제1 Z가공 및 제2 Z가공에서는, 제1 가공 및 제2 가공과 마찬가지로, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 해당 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(NDD)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형할 수 있다.
이상의 가공에 의해서, 도 44 및 도 45에 나타내지는 것처럼, 라인(A)의 전체에 걸쳐서, 또한, Z방향의 대략 전체에 걸쳐서, 대상물(11)에 개질 영역(12) 및 균열(13)이 형성되게 된다. 특히, 도 45에 나타내지는 것처럼, 제1 부분(15A)에서는, 대상물(11)의 제1 면(11a)으로부터 제2 면(11b)을 향함에 따라, 대상물(11)의 디바이스층(110)과 대상물(11R)의 디바이스층(110R)의 접합 영역의 내측의 위치로부터 해당 접합 영역의 외측 가장자리(110e)를 향하도록 경사진 균열(13a, 13b)이 형성된다. 또, 균열(13c, 13d)은 연속되지 않고 분단되어 있어도 되고, 연속하고 있어도 된다. 나아가서는, 균열(13b)과 균열(13c)이 연속되지 않고 분단되어 있어도 되고, 연속하고 있어도 된다.
이어서, 상기의 트리밍 가공과 마찬가지로, 제거 처리가 행해진다. 구체적으로는, 스테이지(2)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 있어서 레이저광(L)을 조사함과 아울러, 조사부(3)를 X방향을 따라서 이동시켜, 해당 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 대상물(11)에 대해서 X방향으로 상대 이동시킨다. 스테이지(2)를 90°회전시킨 후, 제거 영역(E)에 있어서 레이저광(L)을 조사함과 아울러, 조사부(3)를 X방향을 따라서 X방향으로 이동시켜, 해당 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 대상물(11)에 대해서 X방향으로 상대 이동시킨다.
이것에 의해, 도 46에 나타내지는 것처럼, Z방향에서 보아 제거 영역(E)에 4등분하도록 연장되는 라인을 따라서, 개질 영역(12) 및 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열(13)을 형성한다. 그 후, 도 47의 (a)에 나타내지는 것처럼, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 개질 영역(12)을 경계로 하여 제거 영역(E)을 제거한다. 이것에 의해, 대상물(11)로부터 반도체 디바이스(11K)가 형성되어, 반도체 디바이스(11K)를 포함하는 대상물(100K)이 얻어진다.
이어서, 반도체 디바이스(11K)를 제1 면(11a)측으로부터 연삭한다. 여기에서는, 제2 부분(15B)을 제거함과 아울러, 제1 부분(15A)의 일부를 제거한다. 제1 부분(15A)의 제거되는 일부는, 개질 영역(12a, 12b)이 형성된 부분이다. 따라서, 제1 부분(15A)의 잔존되는 잔부는, 개질 영역(12a, 12b)을 포함하지 않는다. 에칭에 의해 대상물(11)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(11M)가 형성되어, 반도체 디바이스(11M)를 포함하는 대상물(100M)이 얻어진다.
이상의 본 실시 형태에 따른 레이저 가공에 대해서, 레이저 가공 장치(1)의 구성으로서 설명한다. 즉, 레이저 가공 장치(1)는 대상물(11)에 레이저광(L)(레이저광(L1, L2))을 조사하여 개질 영역(12)을 형성하기 위한 것이며, 적어도, 대상물(11)을 지지하기 위한 스테이지(2)와, 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)을 향해서 레이저광(L)을 조사하기 위한 조사부(3)와, 레이저광(L)의 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 대상물(11)에 대해서 상대 이동시키기 위한 이동부(4, 5)와, 이동부(4, 5) 및 조사부(3)를 제어하기 위한 제어부(6)를 구비하고 있다. 조사부(3)는 Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록 레이저광(L)을 성형하는 공간 광 변조기(7)를 가진다.
그리고, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 입사면인 제1 면(11a)과 반대측의 제2 면(11b)을 향해서 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)을 형성하는 제1 가공 처리(상기의 제1 가공)를 실행한다.
또한, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 개질 영역(12)으로부터 제2 면(11b)을 향해서 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제2 가공 처리(상기의 제2 가공)를 실행한다.
제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 공간 광 변조기(7)를 제어하는 것에 의해서, Z방향에서 보아 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 해당 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중, 집광 영역(C)의 이동 방향인 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형한다. 또, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, Z방향에서 보았을 때, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 방향과 동일한 측이 되도록, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 전환한다.
이어서, 이상의 본 실시 형태에 따른 레이저 가공에 대해서, 레이저 가공 방법의 공정으로서 설명한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 대상물(11)에 레이저광(L)(레이저광(L1, L2))을 조사하여 개질 영역(12)을 형성하기 위한 것이며, 대상물(11)에 설정된 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 입사면인 제1 면(11a)과 반대측의 제2 면(11b)을 향해서 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제1 가공 공정(상기의 제1 가공)을 가진다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 개질 영역(12)으로부터 제2 면(11b)을 향해서 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제2 가공 공정(상기의 제2 가공)을 가진다.
제1 가공 공정 및 제2 가공 공정에서는, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중, 집광 영역(C)의 이동 방향인 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형한다. 또, 제1 가공 공정 및 제2 가공 공정에서는, Z방향에서 보았을 때, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 방향과 동일한 측이 되도록, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 제1 가공 공정과 제2 가공 공정에서 전환한다.
이상 설명한 것과 같이, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 대상물(11)은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위(K1)와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위(K2)를 포함하는 결정 구조를 가진다. 그리고, 여기에서는, 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 경우(제1 가공 처리, 제1 가공 공정), 및 해당 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 경우(제2 가공 처리, 제2 가공 공정) 각각에 있어서, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형한다. 이 때문에, 트림면의 품질 저하가 억제된다.
한편, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리(제1 가공 공정 및 제2 가공 공정도 마찬가지(이하 마찬가지))에 있어서, 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 제2 면(11b)을 향해서 Z방향(입사면에 교차하는 방향)에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)을 형성한다. 따라서, 이 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 방향과 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향의 관계를 고려할 필요가 있다. 그리고, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, Z방향에서 보았을 때, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향이, 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되도록, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 전환한다.
이 결과, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 모두에 있어서, 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측이 동일한 측이 된다. 따라서, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향과 비스듬한 균열(13F)의 경사 방향의 관계가, 상대적으로 양호한 품질이 얻어지는 조합으로 되어, 품질 저하가 억제된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에 의하면, 대상물(11)의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 대상물(11)은 Z방향을 따라서 제2 면(11b)측으로부터 순서대로 배열된 제1 부분(15A) 및 제2 부분(15B)을 포함한다. 그리고, 제어부(6)는 제1 부분(15A)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하면서 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제2 부분(15B)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 전환을 행하지 않고 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행하고, 제2 부분(15B)에 대해서 개질 영역(12)(개질 영역(12c, 12d)) 및 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)(균열(13c, 13d))을 형성해도 된다. 이 경우, Z방향을 따른 균열(13)을 형성하는 제2 부분(15B)에서는, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향(ND)의 순역의 전환을 행하지 않는다. 따라서, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
혹은, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(6)는 제1 부분(15A)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하면서 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제2 부분(15B)에 대해서, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리와 상이한 별개의 가공 처리(별개의 가공)를 실행해도 된다. 별개의 가공 처리에서는, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A)의 전체에 걸쳐서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 동일하게 하면서 집광 영역(C)을 라인(A)을 따라서 상대 이동시키는 것에 의해, 라인(A)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12) 및 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성해도 된다. 이 경우, 제2 부분(15B)에서도 라인(A)의 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 별개의 가공 처리에서는, 제어부(6)는 공간 광 변조기(7)를 제어하는 것에 의해서, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 해당 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(ND)을 따르도록 레이저광(L)을 성형해도 된다. 이 경우, Z방향을 따른 균열(13)을 형성하는 제2 부분(15B)에서는, 라인(A)의 제1 영역(A1)의 가공과 제2 영역(A2)의 가공과의 사이에서 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 기울기가 변화하도록 레이저광(L)의 성형을 행하는 경우와 비교하여, 제어부(6)의 처리가 간략화된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 대상물(11)은 별개의 부재(대상물(11R))에 접합된 접합 영역을 포함하고, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 제1 면(11a)으로부터 제2 면(11b)을 향함에 따라 접합 영역의 내측의 위치로부터 접합 영역의 외측 가장자리(11e)를 향하도록 경사진 비스듬한 균열(13F)을 형성해도 된다. 이 경우, 비스듬한 균열(13F)을 경계로 하여 대상물(11)의 일부를 대상물(11)로부터 제거하고, 대상물(11)의 잔부를 잔존시켰을 경우에, 대상물(11)의 다른 부재와의 접합 영역을 넘어 대상물(11)의 잔부가 외측으로 연재하는 것이 방지된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 Z방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Z위치(Z1)에 설정하면서, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C1)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12a) 및 개질 영역(12a)으로부터 연장되는 균열(13a)을 대상물(11)에 형성하는 제1 형성 처리(상기의 제1 형성)와, Z방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를 제1 Z위치(Z1)보다도 제1 면(11a)측의 제2 Z위치(Z2)에 설정하면서, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C2)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12b) 및 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(13b)을 형성하는 제2 형성 처리(상기의 제2 형성)를 실행할 수 있다.
제1 형성 처리에서는, 제어부(6)는 가공 진행 방향(ND) 및 Z방향에 교차하는 Y방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Y위치(Y1)에 설정하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 Y방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를 제1 Y위치(Y1)로부터 시프트된 제2 Y위치(Y2)에 설정함과 아울러, 공간 광 변조기(7)의 제어에 의해서, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C2)의 형상이, 적어도 집광 영역(C2)의 중심보다 제1 면(11a)측에 있어서 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L2)을 성형하는 것에 의해, YZ면(S) 내에 있어서 시프트의 방향으로 경사지도록 균열(13b)을 형성해도 된다. 이와 같이 하면, Z방향에 대해서 경사진 비스듬한 균열을 적합하게 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 조사부(3)는 공간 광 변조기(7)로부터의 레이저광(L)을 대상물(11)을 향해서 집광하기 위한 집광 렌즈(33)를 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 변조 패턴의 제어에 의해서, 집광 영역(C)의 형상이 경사 형상이 되도록 레이저광(L)을 변조하는 것에 의해 레이저광(L)을 성형해도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기(7)를 이용하여 용이하게 레이저광(L)을 성형할 수 있다.
이 때, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은, 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 코마 수차 패턴에 의한 코마 수차의 크기를 제어하는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제1 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상이, 호 모양으로 형성된다. 즉, 이 경우에는, 집광 영역(C)의 형상이, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)(입사면)측에서 시프트 방향으로 경사짐과 아울러, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 입사면과 반대측에서 시프트 방향과 반대 방향으로 경사진다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 대상물(11)은 Z방향을 따라서 제2 면(11b)측으로부터 순서대로 배열된 제1 부분(15A) 및 제2 부분(15B)을 포함한다. 그리고, 제어부(6)는 제1 부분(15A)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하면서 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제2 부분(15B)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 전환을 행하지 않고, 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성하는 제1 Z가공 처리(상기의 제1 Z가공)와, 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성하는 제2 Z가공 처리(상기의 제2 가공)와, 별가 처리로서 실행해도 된다. 이 경우, 제2 부분(15B)에 대해서도, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에 있어서 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(ND)에 따라 설정하면서, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은 레이저광(L)의 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)의 중심에 대해 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 중심을 Y방향으로 오프셋시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제2 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 코마 수차 패턴을 이용했을 경우와 마찬가지로, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 가공 진행 방향(ND)에 따른 축선에 대해서 비대칭인 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제3 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상의 전체를, 시프트 방향으로 경사시킬 수 있다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은, Y방향 및 Z방향에 교차하는 X방향과 Y방향을 포함하는 XY면 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을, X방향을 긴 쪽으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 타원 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 타원 패턴의 강도가, X방향을 따른 축선에 대해서 비대칭이 되도록, 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해서, 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제4 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 YZ면(S) 내에서 시프트의 방향을 따라서 배열된 복수의 레이저광(L)의 집광점(CI)을 형성하기 위한 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 복수의 집광점(CI)을 포함하는 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제5 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
［레이저 가공의 제2 실시 형태］
이어서, 트리밍 가공시에 비스듬한 균열의 형성을 행하는 레이저 가공의 별개의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 48은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공의 대상물을 나타내는 도면이다. 도 48에 나타내지는 것처럼, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공의 대상물은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 대상물(11R)에 겹쳐 붙여져 대상물(100)을 구성하는 대상물(11)이다. 다만, 본 실시 형태에서는, 라인(A)에 있어서의 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 각도 범위가 제1 실시 형태와 다르다.
제1 실시 형태에서는, 일례로서, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계가, 트림면의 품질 저하가 생기기 쉬운 45°나 -45°의 점에 설정되어 있었다. 이것은, 제1 실시 형태에서는, 품질 저하가 생기기 쉬운 45°, －45°에 이라도, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 조정하여, 45°, －45°의 점의 가공시에 가공 진행 방향(ND)에 대한 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 경사의 방향과 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 방향을 동일한 축으로 하면, 품질 저하를 억제할 수 있다고 하는 지견에 근거한 것이었다.
한편, 도 38의 표에 나타내지는 것처럼, 예를 들면, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 가공시의 가공 진행 방향(ND)을 모두 순 방향(ND1)으로 하는 경우(위에서부터 1번째 및 3번째의 표 참조), －45°의 점은, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 했을 때에는(위로부터 3번째의 표 참조) 품질 저하가 보여지지만, 제2 형상(Q2)으로 했을 때에는(위에서부터 1번째의 표 참조) 양호한 품질이 얻어지고, 또한, －50°의 점에서도 여전히 양호한 품질이 얻어지는 것을 알 수 있다.
따라서, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 가공시의 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 통일했다고 해도, 0°로부터 -50°정도까지의 각도 범위에서의 가공시에 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하고, 또한, －50°로부터 -90°정도까지의 각도 범위에서의 가공시에 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하면, 모든 각도 범위에서 양호한 가공 품질이 얻어지는 것이다. 실제로, 도 49의 표를 참조하면, 조건(IR7)과 조건(IR8)을 병용하는 것에 의해 모든 각도 범위에서 양호한 가공 품질이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 예를 들면, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 가공시의 가공 진행 방향(ND)을 모두 역 방향(ND2)으로 하는 경우(위에서부터 2번째 및 4번째의 표 참조)에는, －45°의 점은, 순 방향(D1)의 예와는 반대로, 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 했을 때에는(위에서부터 2번째의 표 참조) 품질 저하가 보여지고, 제1 형상(Q1)으로 했을 때에는(위에서부터 4번째의 표 참조) 양호한 품질이 얻어지고, 또한, －40°의 점에서도 여전히 양호한 품질이 얻어지는 것을 알 수 있다.
따라서, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 가공시의 가공 진행 방향(ND)을 역 방향(ND2)으로 통일했다고 해도, 0°로부터 -40°정도까지의 각도 범위에서의 가공시에 집광 영역(C)의 빔 형상을 제2 형상(Q2)으로 하고, 또한, －40°로부터 -90°정도까지의 각도 범위에서의 가공시에 집광 영역(C)의 빔 형상을 제1 형상(Q1)으로 하면, 모든 각도 범위에서 양호한 가공 품질이 얻어지는 것이다. 실제로, 도 50의 표를 참조하면, 조건(IR9) 조건(IR10)을 병용하는 것에 의해 모든 각도 범위에서 양호한 가공 품질이 얻어지는 것을 알 수 있다.
즉, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중, 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록 레이저광(L)을 성형하는 것을 전제로, 제1 영역(A1)의 가공(상기의 제1 가공)과 제2 영역(A2)의 가공(상기의 제2 가공)에서 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 했을 경우에는, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점(상기의 예에서는 -45°의 점)을 포함하도록, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계를 설정하면, 모든 각도 범위에서 양호한 가공 품질이 얻어지는 것이다.
본 실시 형태에 따른 레이저 가공에서는, 이상의 지견에 기초하여 행해진다. 즉, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공에서는, 도 48에 나타내지는 것처럼, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계(Ks)가, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점(상기의 예에서는 -45°의 점)을 포함하도록 설정된다. 도시의 예에서는, 가공 진행 방향(ND)을 순 방향(ND1)으로 하고, 제2 영역(A2)이 45°의 점을 포함하도록 경계(Ks)가 설정되어 있다.
특히, 여기에서는, 제1 실시 형태와 비교하여, 제1 영역(A1)을 약 5°분만큼 축소하여 0°로부터 40°정도까지의 약 40°분의 원호로 하고, 제2 영역(A2)을 약 5°분만큼 확대하여 40°로부터 90°정도까지의 약 50°분의 원호로 하기 때문에, 제2 영역(A2)이 제1 영역(A1)보다도 약 10°분만큼 길게 되어 있다. 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 각각의 가공은, 가공 진행 방향(ND)이 순 방향(ND1)(혹은 역 방향(ND2))으로 통일되어 있는 점을 제외하고, 상기의 제1 가공 및 제2 가공(나아가서는 제1 형성 및 제2 형성)과 마찬가지로 실시된다.
이상의 본 실시 형태에 따른 레이저 가공에 대해서, 레이저 가공 장치(1)의 구성으로서 설명한다. 즉, 레이저 가공 장치(1)는 대상물(11)에 레이저광(L)(레이저광(L1, L2))을 조사하여 개질 영역(12)을 형성하기 위한 것이며, 적어도, 대상물(11)을 지지하기 위한 스테이지(2)와, 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)을 향해서 레이저광(L)을 조사하기 위한 조사부(3)와, 레이저광(L)의 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 대상물(11)에 대해서 상대 이동시키기 위한 이동부(4, 5)와, 이동부(4, 5) 및 조사부(3)를 제어하기 위한 제어부(6)를 구비하고 있다. 조사부(3)는 Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록 레이저광(L)을 성형하는 공간 광 변조기(7)를 가진다.
그리고, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 입사면인 제1 면(11a)과 반대측의 제2 면(11b)을 향해서 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제1 가공 처리(상기의 제1 가공)를 실행한다.
또한, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 개질 영역(12)으로부터 제2 면(11b)을 향해서 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제2 가공 처리(상기의 제2 가공)를 실행한다.
제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 공간 광 변조기(7)를 제어하는 것에 의해서, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중, 집광 영역(C)의 이동 방향인 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형함과 아울러, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 동일하게 한다.
그리고, 제2 결정 방위(K2)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 하고, 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 90°로 하고, 라인(A)에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중, Z방향에서 보아, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계(Ks)가 설정된다.
이어서, 이상의 본 실시 형태에 따른 레이저 가공에 대해서, 레이저 가공 방법의 공정으로서 설명한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 대상물(11)에 레이저광(L)(레이저광(L1, L2))을 조사하여 개질 영역(12)을 형성하기 위한 것이며, 대상물(11)에 설정된 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 입사면인 제1 면(11a)과 반대측의 제2 면(11b)을 향해서 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제1 가공 공정(상기의 제1 가공)을 가진다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)(집광 영역(C1, C2))을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)(개질 영역(12a, 12b))을 형성함과 아울러, 개질 영역(12)으로부터 제2 면(11b)을 향해서 연장되는 비스듬한 균열(13F)(균열(13a, 13b))을 형성하는 제2 가공 공정(상기의 제2 가공)을 가진다.
제1 가공 공정 및 제2 가공 공정에서는, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중, 집광 영역(C)의 이동 방향인 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)을 성형함과 아울러, 제1 가공 공정과 제2 가공 공정에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 동일하게 한다.
그리고, 제2 결정 방위(K2)와 라인(A)이 직교하는 점을 0°로 하고, 제1 결정 방위(K1)와 라인(A)이 직교하는 점을 90°로 하고, 라인(A)에 있어서의 0°와 90°의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중, Z방향에서 보아, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계(Ks)가 설정된다.
이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 대상물(11)은, (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위(K1)와, 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위(K2)를 포함하는 결정 구조를 가진다. 그리고, 여기에서는, 레이저광(L)의 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 경우(제1 가공 처리, 제1 가공 공정), 및 해당 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 경우(제2 가공 처리, 제2 가공 공정) 각각에 있어서, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(ND)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 가공 진행 방향(ND)에 대해서 경사지도록, 레이저광(L)이 성형된다. 이 때문에, 상기 지견에 나타내지는 것처럼, 트림면의 품질 저하가 억제된다.
한편, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리(제1 가공 공정 및 제2 가공 공정도 마찬가지(이하 마찬가지))에 있어서, 개질 영역(12)으로부터 대상물(11)의 제1 면(11a)(입사면)과 반대측의 제2 면(11b)(반대면)를 향해서 Z방향(입사면에 교차하는 방향)에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열(13F)을 형성한다. 따라서, 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 방향과 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향의 관계를 고려할 필요가 있다. 특히, 45°의 점의 가공시에, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향과 비스듬한 균열(13F)의 경사 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 서로 역측이 되는 상태이면, 트림면의 품질의 저하가 발생하기 쉽다.
이것에 대해서, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)과의 사이의 경계(Ks)가, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 45°의 점을 포함하도록 설정된다. 환언하면, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중, 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)의 방향과 비스듬한 균열(13F)의 경사 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 서로 역측이 되는 상태에서 가공을 행하는 영역이, 라인(A)에 있어서의 45°의 점에 이르지 않는다. 따라서, 품질 저하가 억제된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에 의하면, 대상물(11)의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향(ND)의 순역이 동일하게 된다. 따라서, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 중, Z방향에서 보아, 길이 방향(NH)의 경사의 방향이 가공 진행 방향(ND)에 대해서 비스듬한 균열(13F)이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이, 타방보다도 길어도 된다. 이와 같이, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 길이를 다르게 설정해도 된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(6)는 제1 부분(15A)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 순역을 동일하게 하면서 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제2 부분(15B)에 대해서, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리와 상이한 별개의 가공 처리(별개의 가공)를 실행해도 된다. 별개의 가공 처리에서는, 제어부(6)는 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A)의 전체에 걸쳐서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 동일하게 하면서 라인(A)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 라인(A)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12) 및 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성해도 된다. 이 경우, 제2 부분(15B)에서도 라인(A)의 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여, 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 별개의 가공 처리에서는, 제어부(6)는, 공간 광 변조기(7)를 제어하는 것에 의해서, Z방향에서 보았을 때에 집광 영역(C)이 길이 방향(NH)을 가지도록, 또한, 해당 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(ND)을 따르도록 레이저광(L)을 성형해도 된다. 이 경우, Z방향을 따른 균열(13)을 형성하는 제2 부분(15B)에서는, 라인(A)의 제1 영역(A1)의 가공과 제2 영역(A2)의 가공과의 사이에서 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 기울기가 변화하도록 레이저광(L)의 성형을 행하는 경우와 비교하여, 제어부(6)의 처리가 간략화된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 별개의 가공 처리로서, 제2 부분(15B)에 대해서, 가공 진행 방향(ND)의 전환을 행하지 않고, 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제1 영역(A1)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제1 영역(A1)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성하는 제1 Z가공 처리(상기의 제1 Z가공)와, 조사부(3) 및 이동부(4, 5)를 제어하는 것에 의해서, 라인(A) 중 제2 영역(A2)을 따라서 집광 영역(C)을 상대 이동시키는 것에 의해, 제2 영역(A2)을 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역(12)으로부터 Z방향을 따라서 연장되는 균열(13)을 형성하는 제2 Z가공 처리(상기의 제2 가공)를 별가 처리로서 실행해도 된다. 이 경우, 제2 부분(15B)에 대해서도, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 집광 영역(C)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(ND)에 따라 설정하면서, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 가공 진행 방향(ND)의 순역을 전환하는 경우와 비교하여 레이저광(L)의 집광 영역(C)의 상대 이동의 가감속에 관한 시간이 삭감된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 대상물(11)은 별개의 부재(대상물(11R))에 접합된 접합 영역을 포함하고, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 제1 면(11a)으로부터 제2 면(11b)을 향함에 따라 접합 영역의 내측의 위치로부터 접합 영역의 외측 가장자리(11e)를 향하도록 경사진 비스듬한 균열(13F)을 형성해도 된다. 이 경우, 비스듬한 균열(13F)을 경계로 하여 대상물(11)의 일부를 대상물(11)로부터 제거하고, 대상물(11)의 잔부를 잔존시켰을 경우에, 대상물(11)의 다른 부재와의 접합 영역을 넘어 대상물(11)의 잔부가 외측으로 연재하는 것이 방지된다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제어부(6)는 Z방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Z위치(Z1)에 설정하면서, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C1)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12a) 및 개질 영역(12a)으로부터 연장되는 균열(13a)을 대상물(11)에 형성하는 제1 형성 처리(상기의 제1 형성)와, Z방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를 제1 Z위치(Z1)보다도 제1 면(11a)측의 제2 Z위치(Z2)에 설정하면서, 라인(A)을 따라서 집광 영역(C2)을 상대 이동시키는 것에 의해, 개질 영역(12b) 및 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(13b)을 형성하는 제2 형성 처리(상기의 제2 형성)를 실행할 수 있다.
제1 형성 처리에서는, 제어부(6)는 가공 진행 방향(ND) 및 Z방향에 교차하는 Y방향에 대한 집광 영역(C1)의 위치를 제1 Y위치(Y1)에 설정하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 Y방향에 대한 집광 영역(C2)의 위치를 제1 Y위치(Y1)로부터 시프트된 제2 Y위치(Y2)에 설정함과 아울러, 공간 광 변조기(7)의 제어에 의해서, Y방향 및 Z방향을 포함하는 YZ면(S) 내에서의 집광 영역(C2)의 형상이, 적어도 집광 영역(C2)의 중심보다 제1 면(11a)측에 있어서 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 레이저광(L2)을 성형하는 것에 의해, YZ면(S) 내에 있어서 시프트의 방향으로 경사지도록 비스듬한 균열(13F)을 형성해도 된다. 이와 같이 하면, Z방향에 대해서 경사진 비스듬한 균열을 적합하게 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 조사부(3)는 공간 광 변조기(7)로부터의 레이저광(L)을 대상물(11)을 향해서 집광하기 위한 집광 렌즈(33)를 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 변조 패턴의 제어에 의해서, 집광 영역(C)의 형상이 경사 형상이 되도록 레이저광(L)을 변조하는 것에 의해 레이저광(L)을 성형해도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기(7)를 이용하여 용이하게 레이저광(L)을 성형할 수 있다.
이 때, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은 레이저광(L)에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 코마 수차 패턴에 의한 코마 수차의 크기를 제어하는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제1 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상이, 호 모양으로 형성된다. 즉, 이 경우에는, 집광 영역(C)의 형상이, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 제1 면(11a)(입사면)측에서 시프트 방향으로 경사짐과 아울러, 집광 영역(C)의 중심(Ca)보다도 입사면과 반대측에서 시프트 방향과 반대 방향으로 경사진다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은 레이저광(L)의 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 집광 렌즈(33)의 입사 동면(33a)의 중심에 대해 구면 수차 보정 패턴(Ps)의 중심을 Y방향으로 오프셋시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제2 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 코마 수차 패턴을 이용했을 경우와 마찬가지로, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 가공 진행 방향(ND)에 따른 축선에 대해서 비대칭인 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제3 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상의 전체를, 시프트 방향으로 경사시킬 수 있다. 이 경우라도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 변조 패턴은 Y방향 및 Z방향에 교차하는 X방향과 Y방향을 포함하는 XY면 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을, X방향을 긴 쪽으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 타원 패턴을 포함하고, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 타원 패턴의 강도가, X방향을 따른 축선에 대해서 비대칭이 되도록, 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해서, 빔 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제4 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, YZ면(S) 내에 있어서의 집광 영역(C)의 형상을 호 모양으로 형성할 수 있어, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제2 형성 처리에서는, 제어부(6)는 YZ면(S) 내에서 시프트의 방향을 따라서 배열된 복수의 레이저광(L)의 집광점(CI)을 형성하기 위한 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시키는 것에 의해, 복수의 집광점(CI)을 포함하는 집광 영역(C)의 형상을 경사 형상으로 하기 위한 제5 패턴 제어를 행해도 된다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 경우에도, 시프트 방향으로 경사지는 비스듬한 균열(13F)을 형성할 수 있다.
［변형예］
이상, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법의 일 양태에 대해 설명했지만, 본 개시의 일 측면은, 상기의 양태로 한정되지 않고, 변형될 수 있다.
예를 들면, 상기의 예에서는, 대상물(11)과 대상물(11R)이 겹쳐 붙여져 구성되는 대상물(100)(겹쳐 붙인 에이퍼)을 들었지만, 레이저 가공의 대상은 이러한 겹쳐 붙인 에이퍼로 한정되지 않고, 단일의 웨이퍼 등의 대상물이어도 된다.
또, 도 45에 나타내지는 예에서는, 제1 부분(15A)에 대해서, 2개의 집광 영역(C1, C2)를 이용하여 2개의 개질 영역(12a, 12b)을 형성하는 경우가 들어져 있다. 이 경우, 비스듬한 균열(13F)의 형성시에, 적어도, 보다 제1 면(11a)측의 집광 영역(C2)의 YZ면(S) 내에서의 빔 형상을 제어했다. 그러나, 제1 부분(15A)에 대해서, 복수 세트의 개질 영역(12a, 12b)을 형성하는 경우에는, 가장 제2 면(11b)측(대상물(11R)측)의 개질 영역(12a, 12b)의 형성시에, 적어도, 보다 제1 면(11a)측의 집광 영역(C2)의 YZ면(S) 내에서의 빔 형상을 제어하면 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 대상물(11)의 제2 부분(15B)에 대해서 수직 균열을 형성했다. 그러나, 대상물(11)의 제2 부분(15B)에 대해서도, 제1 부분(15A)과 마찬가지로 비스듬한 균열을 형성해도 된다.
또, 제1 실시 형태에 따른 레이저 가공에서는, 라인(A) 중 제1 영역(A1)의 가공인 제1 가공과, 제2 영역(A2)의 가공인 제2 가공을, 0°, 45°, 90°와 같이 45°간격으로 전환하도록 GUI 상에서 설정되어, 실제의 레이저의 ON·OFF도 동일 각도에서 행해지는 예를 기재하고 있다. 그러나, 실제의 장치에서는, 레이저의 ON·OFF의 지연에 의해, 설정보다도 수백 msec 정도 지연되는 경우가 있다. 즉, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계에서 정확하게 레이저의 ON·OFF가 행해지는 경우로 한정되지 않는다.
또, 상기와 같은 원인에 의해, 개질 영역(12)의 형성 위치 어긋남양을 줄이기 위해, 제어부(6)는 레이저의 ON·OFF의 지연 시간을 미리 보정하여, 레이저를 빨리 ON·OFF 시키는 보정 파라미터를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 개질 영역(12)의 형성 위치의 어긋남은, 1mm 이내로 억제할 수 있다. 일례로서, 대상물(11)이 12인치 웨이퍼인 경우, 원주는 약 942mm이며, 1°당 2.617mm 정도이기 때문에, 이 경우의 어긋남은 1°이내로 둘 수 있다.
또한, 도 38 등의 결과에 나타내지는 것처럼, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 전환 포인트에는, ±5° 정도의 가공 품질 마진이 있는 것이 확인된다. 그 때문에, 전환 포인트의 설정을 °±5°, 45°±5°, 90°±5°와 같이, 품질의 마진 내이면, 의도적으로 비켜 놓아도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 예를 들면 레이저의 ON·OFF에 의해서, Z방향에서 보았을 때에 고리 모양이 되도록 개질 영역(12)을 형성하지만, 엄밀하게는, ON·OFF되는 위치에 있어서, 부분적으로 개질 영역(12)이 (예를 들면 수백μm 정도) 겹쳐 있는 경우나, 반대로, 개질 영역(12)이 일부 형성되지 않는 영역이 (예를 들면 수백μm 정도) 있어도 된다. 그러한 영향으로 품질이 악화되지 않도록, 다단 가공에서 복수의 단에, 비스듬한 균열의 형성과 상기의 제1 가공· 제2 가공의 효과를 갖게 하여 가공하는 경우가 있다.
또, 실제의 가공에서는, 집광 영역(C)의 상대 이동의 속도가 일정하게 될 때까지 조주(助走) 거리가 필요하기 때문에, 순 방향(ND1)과 역 방향(ND2)의 전환은, 조주를 포함한다. 조주시에는 레이저를 OFF하고, 등속이 되고 나서 전환 포인트에서 레이저를 ON한다. 조주시에 얼마나 회전할지는, 장치의 성능에 달렸다. 또, 오토 포커스에 관해서는, 조주시부터 추종시키고, 개질 영역 형성시에 오버 슛이 일어나지 않도록, 조정을 해도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 대해서도, 전환의 정밀도에 관해서는, 상기의 예와 공통이지만, 45°의 점, 135°의 점 등의 전환 포인트로서는, 도 49의 표에 나타내지는 것처럼, －45°의 점에서는 적어도 전환을 하지 않고, －50°의 점을 중심에 전환한다(도 50의 표의 예에서는 -40°의 점을 중심으로 전환한다). 그 때, 어긋남의 허용 마진은 일례로서 ±2°정도이지만, 빔 형상(타원율을 더 높임)에 따라서는, 예를 들면 ±4°정도까지 높일 수가 있는 경우가 있다. 한편, 0°, 90°의 전환 포인트는 비켜 놓을 필요가 없지만, 품질의 마진에 맞춰, 예를 들면 ±4°도 정도의 범위에서 비켜 놓아도 된다.
외측 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질 저하를 억제하면서, 비스듬한 균열을 형성 가능하게 하는 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 방법이 제공된다.
1…레이저 가공 장치 2…스테이지(지지부)
3…조사부 4, 5…이동부
6…제어부 7…공간 광 변조기
11…대상물 11a…제1 면(입사면)
11b…제2 면(반대면) 12, 12a, 12b…개질 영역
13, 13a, 13b…균열 13F…비스듬한 균열
33…집광 렌즈 A1…제1 영역
A2…제2 영역 K1…제1 결정 방위
K2…제2 결정 방위 L…레이저광
C, C1, C2…집광 영역 ND…가공 진행 방향

Claims (13)

  1. 대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하기 위한 지지부와,
    상기 지지부에 지지된 상기 대상물을 향해서 상기 레이저광을 조사하기 위한 조사부와,
    상기 레이저광의 집광 영역을 상기 대상물에 대해서 상대 이동시키기 위한 이동부와,
    상기 이동부 및 상기 조사부를 제어하기 위한 제어부를 구비하고,
    상기 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 상기 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 상기 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가짐과 아울러, 상기 (100)면이 상기 레이저광의 입사면이 되도록 상기 지지부에 지지되고,
    상기 대상물에는, 상기 입사면에 교차하는 Z방향에서 보아, 원호 모양의 제1 영역과 상기 제1 영역과의 경계를 가지는 원호 모양의 제2 영역을 포함하는 둥근 고리 모양의 라인이 설정되어 있고,
    상기 조사부는, 상기 Z방향에서 보았을 때에 상기 집광 영역이 길이 방향을 가지도록, 상기 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고,
    상기 제어부는,
    상기 조사부 및 상기 이동부를 제어하는 것에 의해서, 상기 라인 중 상기 제1 영역을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 영역을 따라서 상기 대상물에 상기 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 상기 대상물의 상기 입사면과 반대측의 반대면을 향해서 상기 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제1 가공 처리와,
    상기 조사부 및 상기 이동부를 제어하는 것에 의해서, 상기 라인 중 상기 제2 영역을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 제2 영역을 따라서 상기 대상물에 상기 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 상기 반대면을 향해서 연장되는 상기 비스듬한 균열을 형성하는 제2 가공 처리를 실행하고,
    상기 제1 가공 처리 및 상기 제2 가공 처리에서는, 상기 제어부는 상기 성형부를 제어하는 것에 의해서, 상기 집광 영역의 상기 길이 방향이, 상기 제1 결정 방위 및 상기 제2 결정 방위 중, 상기 집광 영역의 이동 방향인 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 상기 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록, 상기 레이저광을 성형함과 아울러, 상기 이동부를 제어하는 것에 의해서, 상기 제1 가공 처리와 상기 제2 가공 처리에서 상기 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하고,
    상기 제2 결정 방위와 상기 라인이 직교하는 점을 0°로 하고, 상기 제1 결정 방위와 상기 라인이 직교하는 점을 90°로 하고, 상기 라인에 있어서의 상기 0°와 상기 90°와의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중, 상기 Z방향에서 보아, 상기 길이 방향의 경사의 방향이 상기 가공 진행 방향에 대해서 상기 비스듬한 균열이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 상기 45°의 점을 포함하도록, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 상기 경계가 설정되는, 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 상기 일방은, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 타방보다도 긴, 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 대상물은, 상기 Z방향을 따라서 상기 반대면측으로부터 순서대로 배열된 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 부분에 대해서, 상기 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하면서 상기 제1 가공 처리 및 상기 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 상기 제2 부분에 대해서, 상기 제1 가공 처리 및 상기 제2 가공 처리와 상이한 별개의 가공 처리를 실행하고,
    상기 별개의 가공 처리에서는, 상기 제어부는 상기 조사부 및 상기 이동부를 제어하는 것에 의해서, 상기 라인의 전체에 걸쳐서 상기 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하면서 상기 라인을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 상기 개질 영역 및 해당 개질 영역으로부터 상기 Z방향을 따라서 연장되는 균열을 형성하는, 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 별개의 가공 처리에서는, 상기 제어부는 상기 성형부를 제어하는 것에 의해서, 상기 집광 영역의 상기 길이 방향이 상기 가공 진행 방향을 따르도록 상기 레이저광을 성형하는, 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상물은, 별개의 부재에 접합된 접합 영역을 포함하고,
    상기 제1 가공 처리 및 상기 제2 가공 처리에서는, 상기 제어부는 상기 입사면으로부터 상기 반대면을 향함에 따라 상기 접합 영역의 내측의 위치로부터 상기 접합 영역의 외측 가장자리를 향하도록 경사진 상기 비스듬한 균열을 형성하는, 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 가공 처리 및 상기 제2 가공 처리에서는, 상기 제어부는,
    상기 Z방향에 대한 상기 집광 영역의 위치를 제1 Z위치에 설정하면서, 상기 라인을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 개질 영역으로서의 제1 개질 영역 및 상기 제1 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 상기 대상물에 형성하는 제1 형성 처리와,
    상기 Z방향에 대한 상기 집광 영역의 위치를 상기 제1 Z위치보다도 상기 입사면측의 제2 Z위치에 설정하면서, 상기 라인을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 개질 영역으로서의 제2 개질 영역 및 상기 제2 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 형성하는 제2 형성 처리를 실행하고,
    상기 제1 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 가공 진행 방향 및 상기 Z방향에 교차하는 Y방향에 대한 상기 집광 영역의 위치를 제1 Y위치에 설정하고,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 Y방향에 대한 상기 집광 영역의 위치를 상기 제1 Y위치로부터 시프트된 제2 Y위치에 설정함과 아울러, 상기 성형부의 제어에 의해서, 상기 Y방향 및 상기 Z방향을 포함하는 YZ면 내에서의 상기 집광 영역의 형상이, 적어도 상기 집광 영역의 중심보다도 상기 입사면측에 있어서 상기 시프트의 방향으로 경사지는 경사 형상이 되도록 상기 레이저광을 성형하는 것에 의해, 상기 YZ면 내에 있어서 상기 시프트의 방향으로 경사지도록 상기 비스듬한 균열을 형성하는, 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 성형부는, 상기 레이저광을 변조 패턴에 따라 변조하는 것에 의해 상기 레이저광을 성형하기 위한 공간 광 변조기를 포함하고,
    상기 조사부는, 상기 공간 광 변조기로부터의 상기 레이저광을 상기 대상물을 향해서 집광하기 위한 집광 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 상기 변조 패턴의 제어에 의해서, 상기 집광 영역의 형상이 상기 경사 형상이 되도록 상기 레이저광을 변조하는 것에 의해 상기 레이저광을 성형하는, 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 변조 패턴은, 상기 레이저광에 대해서 코마 수차를 부여하기 위한 코마 수차 패턴을 포함하고,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 코마 수차 패턴에 의한 상기 코마 수차의 크기를 제어하는 것에 의해, 상기 집광 영역의 형상을 상기 경사 형상으로 하기 위한 제1 패턴 제어를 행하는, 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 변조 패턴은, 상기 레이저광의 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을 포함하고,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 집광 렌즈의 입사 동면의 중심에 대해 상기 구면 수차 보정 패턴의 중심을 상기 Y방향으로 오프셋시키는 것에 의해, 상기 집광 영역의 형상을 상기 경사 형상으로 하기 위한 제2 패턴 제어를 행하는, 레이저 가공 장치.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 가공 진행 방향을 따른 축선에 대해서 비대칭인 상기 변조 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해, 상기 집광 영역의 형상을 상기 경사 형상으로 하기 위한 제3 패턴 제어를 행하는, 레이저 가공 장치.
  11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변조 패턴은, 상기 Y방향 및 상기 Z방향에 교차하는 X방향과 상기 Y방향을 포함하는 XY면 내에 있어서의 상기 집광 영역의 형상을, 상기 X방향을 긴 쪽으로 하는 타원 형상으로 하기 위한 타원 패턴을 포함하고,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 타원 패턴의 강도가, 상기 X방향을 따른 축선에 대해서 비대칭이 되도록, 상기 변조 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해서, 상기 집광 영역의 형상을 상기 경사 형상으로 하기 위한 제4 패턴 제어를 행하는, 레이저 가공 장치.
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 형성 처리에서는, 상기 제어부는 상기 YZ면 내에서 상기 시프트의 방향을 따라서 배열된 복수의 상기 레이저광의 집광점을 형성하기 위한 상기 변조 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 것에 의해, 복수의 상기 집광점을 포함하는 상기 집광 영역의 형상을 상기 경사 형상으로 하기 위한 제5 패턴 제어를 행하는, 레이저 가공 장치.
  13. 대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 방법으로서,
    상기 대상물에 설정된 라인 중 제1 영역을 따라서 상기 레이저광의 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 영역을 따라서 상기 대상물에 상기 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 상기 대상물의 상기 레이저광의 입사면과 반대측의 반대면을 향해서 상기 입사면에 교차하는 Z방향에 대해서 비스듬하게 연장되는 비스듬한 균열을 형성하는 제1 가공 공정과,
    상기 라인 중 제2 영역을 따라서 상기 집광 영역을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 제2 영역을 따라서 상기 대상물에 상기 개질 영역을 형성함과 아울러, 해당 개질 영역으로부터 상기 반대면을 향해서 연장되는 상기 비스듬한 균열을 형성하는 제2 가공 공정을 구비하고,
    상기 대상물은 (100)면과, 하나의 (110)면과, 별개의 (110)면과, 상기 하나의 (110)면에 직교하는 제1 결정 방위와, 상기 별개의 (110)면에 직교하는 제2 결정 방위를 포함하는 결정 구조를 가짐과 아울러, 상기 (100)면이 상기 입사면으로 되고,
    상기 대상물에는, 상기 Z방향에서 보아, 원호 모양의 상기 제1 영역과 상기 제1 영역과의 경계를 가지는 원호 모양의 상기 제2 영역을 포함하는 둥근 고리 모양의 상기 라인이 설정되어 있고,
    상기 제1 가공 공정 및 상기 제2 가공 공정에서는,
    상기 Z방향에서 보았을 때에 상기 집광 영역이 길이 방향을 가지도록, 또한, 상기 집광 영역의 상기 길이 방향이, 상기 제1 결정 방위 및 상기 제2 결정 방위 중, 상기 집광 영역의 이동 방향인 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 방향으로 상기 가공 진행 방향에 대해서 경사지도록, 상기 레이저광을 성형함과 아울러, 상기 제1 가공 공정과 상기 제2 가공 공정에서 상기 가공 진행 방향의 순역을 동일하게 하고,
    상기 제2 결정 방위와 상기 라인이 직교하는 점을 0°로 하고, 상기 제1 결정 방위와 상기 라인이 직교하는 점을 90°로 하고, 상기 라인에 있어서의 상기 0°와 상기 90°와의 중간의 점을 45°로 했을 때에, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중, 상기 Z방향에서 보아, 상기 길이 방향의 경사의 방향이 상기 가공 진행 방향에 대해서 상기 비스듬한 균열이 연장되는 측과 동일한 측이 되는 일방이 상기 45°의 점을 포함하도록, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 상기 경계가 설정되는, 레이저 가공 방법.
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